概述
LSM6DS3TR-C是单芯片“3轴陀螺仪 + 3轴加速度计”的惯性 测量单元(IMU), 五种种可选满量程的陀螺仪(125/250/500/1000/2000 dps)和加速度计(2/4/8/16 g)。
上述工程中选择的加速度和陀螺仪对应的量程为2g和2000dps,对应的灵敏度如下所示,分别为0.061mg/LSB和70mdps/LSB。
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样品申请
https://www.wjx.top/vm/OhcKxJk.aspx#
参考坐标系
测量加速度
LSM6DS3TR-C有一个片上加速度计,可以在 ±2g、±4g、±8g 和 ±16g 四个可编程满量程范围内测量加速度。
测量角速度
MPU6050 有一个片上陀螺仪,可以在 ±125°/s ±250°/s、±500°/s、±1000°/s 和 ±2000°/s 的四个可编程满量程范围内测量角度旋转。
加速度计工作方式
假设立方体在外太空,那里的一切都是失重的,球会简单地漂浮在立方体的中心。
现在,假设每面墙代表一个特定的轴。
如果我们突然以 1g 的加速度向左移动盒子(单个 G 力 1g 相当于重力加速度 9.8 m/s 2),球无疑会撞到墙壁 X。如果我们测量球对墙壁施加的力X,我们可以得到沿X轴的输出值为1g。
让我们看看当我们把那个立方体放在地球上时会发生什么。球将简单地落在墙 Z 上,施加 1g 的力,如下图所示:
在这种情况下,盒子没有移动,但我们仍然在 Z 轴上得到 1g 的读数。这是因为重力(实际上是加速度的一种形式)以 1g 的力向下拉球。
虽然此模型并不完全代表真实世界的加速度计传感器是如何构建的,但它通常有助于理解为什么加速度计的输出信号通常以 ±g 为单位指定,或者为什么加速度计在静止时在 z 轴上读数为 1g,或者您可以在不同方向上获得什么样的加速度计读数。
上位机通讯
这里使用的是匿名助手的上位机
https://gitee.com/anotc/AnoAssistant
有专门的通讯协议
串口通讯协议格式如下所示,需要注意传输为小端模式传输。
对应的源地址和目标地址分别为0xFD和0xFE。
我们只需要上报加速度和陀螺仪数据,所以功能码为0x01,数据长度为0x0D,需要主要为小端模式传输。
加速度演示
实测移动模块分别为X、Y、Z轴向下,可以看见数值基本上为1000mg。
陀螺仪工作方式
加速度计测量线性加速度,而陀螺仪测量角旋转。为此,他们测量了科里奥利效应产生的力。
陀螺仪是一种运动传感器,能够感测物体在一轴或多轴上的旋转角速度。它能够精确地感测自由空间中复杂的移动动作,因此成为追踪物体移动方位和旋转动作的必要设备。与加速计和电子罗盘不同,陀螺仪不需要依赖外部力量(如重力或磁场),可以自主地发挥其功能。因此,从理论上讲,只使用陀螺仪就可以完成姿态导航的任务。
陀螺仪的每个通道检测一个轴的旋转。也就是说陀螺仪通过测量自身的旋转状态,判断出设备当前运动状态,是向前、向后、向上、向下、向左还是向右呢,是加速(角速度)还是减速(角速度)呢,都可以实现,但是要判断出设备的方位(东西南北),陀螺仪就没有办法。
MEMS陀螺仪主要利用科里奥利力(旋转物体在有径向运动时所受到的切向力)原理,公开的微机械陀螺仪均采用振动物体传感角速度的概念,利用振动来诱导和探测科里奥利力。
MEMS陀螺仪的核心是一个微加工机械单元,在设计上按照一个音叉机制共振运动,通过科里奥利力原理把角速率转换成一个特定感测结构的位移。
两个相同的质量块以方向相反的做水平震荡。当外部施加一个角速率,就会出现一个科氏力,力的方向垂直于质量运动方向,如垂直方向箭头所示。产生的科氏力使感测质量发生位移,位移大小与所施加的角速率大小成正比,科氏力引起的电容变化即可计算出角速率大小。
科里奥利效应指出,当质量 (m) 以速度 (v) 沿特定方向移动并施加外部角速率 (Ω)(红色箭头)时,科里奥利效应会产生一个力(黄色箭头),导致质量垂直移动。该位移的值与应用的角速率直接相关。
上报源码
/*** @brief The application entry point.* @retval int*/
int main(void)
{/* USER CODE BEGIN 1 *//* USER CODE END 1 *//* MCU Configuration--------------------------------------------------------*//* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */HAL_Init();/* USER CODE BEGIN Init *//* USER CODE END Init *//* Configure the system clock */SystemClock_Config();/* USER CODE BEGIN SysInit *//* USER CODE END SysInit *//* Initialize all configured peripherals */MX_GPIO_Init();MX_I2C1_Init();MX_USART1_UART_Init();/* USER CODE BEGIN 2 */printf("hello");if (LSM6DS3TRC_Init(LSM6DS3TRC_MODE_I2C) == false)printf("LSM6DS3TRC initialize error.\r\n");elseprintf("LSM6DS3TRC initialize register finished.\r\n");int16_t acc_int16[3] ={0,0,0};int16_t gyr_int16[3] ={0,0,0}; float acc[3] = {0};float gyr[3] = {0};uint8_t data[21]={0};data[0]=0xAB;//帧头data[1]=0xFD;//源地址data[2]=0xFE;//目标地址 data[3]=0x01;//功能码ID data[4]=0x0D;//数据长度LENdata[5]=0x00;//数据长度LEN 13uint8_t sumcheck = 0;
uint8_t addcheck = 0;/* USER CODE END 2 *//* Infinite loop *//* USER CODE BEGIN WHILE */while (1){ uint8_t status;status = LSM6DS3TRC_Get_Status();if (status & LSM6DS3TRC_STATUS_ACCELEROMETER){LSM6DS3TRC_Get_Acceleration(LSM6DS3TRC_ACC_FSXL_2G, acc);
// printf("\r\nacc:X:%2f,\tY:%2f,\tZ:%2f\r", acc[0], acc[1], acc[2]);}if (status & LSM6DS3TRC_STATUS_GYROSCOPE){LSM6DS3TRC_Get_Gyroscope(LSM6DS3TRC_GYR_FSG_2000, gyr);
// printf("\rgyr:X:%4.2f,\tY:%4.2f,\tZ:%4.2f\r", gyr[0], gyr[1], gyr[2]);}if (status & LSM6DS3TRC_STATUS_TEMPERATURE){
// printf("\rtemp:%2f\r\n", LSM6DS3TRC_Get_Temperature());}//匿名上位机acc_int16[0]=(int16_t)(acc[0]);acc_int16[1]=(int16_t)(acc[1]); acc_int16[2]=(int16_t)(acc[2]); gyr_int16[0]=(int16_t)(gyr[0])/1000; gyr_int16[1]=(int16_t)(gyr[1])/1000; gyr_int16[2]=(int16_t)(gyr[2])/1000; data[7]=acc_int16[0]>>8;//ACC_Xdata[6]=acc_int16[0];data[9]=acc_int16[1]>>8;//ACC_Ydata[8]=acc_int16[1];data[11]=acc_int16[2]>>8;//ACC_Zdata[10]=acc_int16[2];data[13]=gyr_int16[0]>>8;//GYR_X data[12]=gyr_int16[0]; data[15]=gyr_int16[1]>>8;//GYR_Y data[14]=gyr_int16[1]; data[17]=gyr_int16[2]>>8;//GYR_Z data[16]=gyr_int16[2]; data[18]=0; sumcheck = 0;
addcheck = 0;
for(uint16_t i=0; i < 19; i++)
{
sumcheck += data[i]; //从帧头开始,对每一字节进行求和,直到 DATA 区结束
addcheck += sumcheck; //每一字节的求和操作,进行一次 sumcheck 的累加
}
data[19]=sumcheck;
data[20]=addcheck;HAL_UART_Transmit(&huart1 , (uint8_t *)&data, 21, 0xFFFF);
// printf("\naccx=%d accy=%d accz=%d gyrx=%d gyry=%d gyrx=%d ",acc_int16[0],acc_int16[1],acc_int16[2],gyr_int16[0],gyr_int16[1],gyr_int16[2]); HAL_Delay(100); /* USER CODE END WHILE *//* USER CODE BEGIN 3 */ }/* USER CODE END 3 */
}