基于STM32F103驅(qū)動QMI8658A輸出加速度陀螺儀數(shù)據(jù)
簡介
QMI8658A 是上海矽睿（QST）推出的一款高性能 6 軸慣性測量單元（IMU）芯片，集成了一個 3-軸加速度計和一個 3-軸陀螺儀，用于精確感知和追蹤設(shè)備的運(yùn)動與姿態(tài)。它支持 I3C、I2C 和 SPI 通信接口，具有 低噪聲、高分辨率（16 位）、寬動態(tài)范圍和低功耗 的特點(diǎn)，并內(nèi)置了 FIFO 緩存及溫度傳感器，適合智能穿戴、無人機(jī)、機(jī)器人、AR/VR、游戲控制器及其他需要運(yùn)動檢測的消費(fèi)電子與工業(yè)應(yīng)用。
QMI8658A和QMI8658C區(qū)別
QMI8658系列有兩個版本的芯片，QMI8658A是低噪音版本，QMI8658C是標(biāo)準(zhǔn)版本。
| 芯片 | QMI8658A | QMI8658C |
|---|---|---|
| 傳感器類型 | 6軸(3軸加速度+3軸陀螺儀) | 6軸(3軸加速度+3軸陀螺儀) |
| 陀螺儀量程 | ±16/32/64/128/256/512/1024/2048°/s | ±16/32/64/128/256/512/1024/2048°/s |
| 加速度量程 | ±2/4/8/16 g | ±2/4/8/16 g |
| 最大輸出速率 | 1000Hz | 1000Hz |
| 內(nèi)置DSP | 有 運(yùn)動協(xié)處理器，用于基本動作檢測和功能（如步數(shù)、Tap/動作事件）等 | 有高級DSP協(xié)處理器(AttitudeEngine)，并可進(jìn)行復(fù)雜運(yùn)動編碼和傳感器融合 |
| 姿態(tài)融合算法 | 無內(nèi)建高級 9D 融合算法 | 支持 XKF3 9D 融合算法(需外接磁力計) |
| FIFO容量 | 1536字節(jié) | 1536字節(jié) |
| 通訊協(xié)議 | I3C, I2C , 3-wire or 4-wire SPI | I3C, I2C3-wire or 4-wire SPI |
| 陀螺儀噪聲（典型） | 13 mdps/√Hz | 15 mdps/√Hz |
| 加速度計噪聲（典型） | 150 μg/√Hz | 200 μg/√Hz |
選型推薦：
如果你需要更低傳感器本底噪聲（更優(yōu)的原始陀螺/加速度噪聲）并側(cè)重于低功耗動作檢測與原始傳感器數(shù)據(jù)處理，QMI8658A 更合適。
如果你需要板級/系統(tǒng)級的姿態(tài)輸出（內(nèi)置高性能傳感器融合、AttitudeEngine 與指定的方向精度），并想減少主機(jī)處理負(fù)擔(dān)，QMI8658C 是更好的選擇。
QMI8658A引腳定義
上面表格是芯片支持的通訊協(xié)議,這里使用的是模塊進(jìn)行測試,模塊的CS引腳已經(jīng)拉高到3.3V,所以只能用IIC進(jìn)行測試,沒法使用SPI通訊。
| 引腳 | 引腳定義 |
|---|---|
| VCC | 供電電壓3.3/5V |
| GND | 供電地 |
| SCL | 串行時鐘線 |
| SDA | 串行數(shù)據(jù)線 |
| XDA | 接從器件SDA,無從器件不接(或接VDDIO,GND) |
| XCL | 接從器件SCL,無從器件不接(或接VDDIO,GND) |
| ADO | 模塊默認(rèn)下拉接地( AD0=0,IIC地址:0x6B;AD0=1,IIC地址:0x6A ) |
| INT | 接的是芯片的INT1,INT2上拉到3.3V |
以下是IIC的接線圖,這里模塊的布線已經(jīng)把外圍電路處理好了,所以可以直接使用IIC進(jìn)行通訊。
QMI8658A寄存器表
這里提供了兩個通用寄存器存放芯片ID以及版本ID。
1.地址00H的ID寄存器，讀取數(shù)據(jù)為0x05才是正常。
2.地址01H的Revision ID寄存器，讀取數(shù)據(jù)為0x7c才是正常。(這里版本號要看對應(yīng)手冊，目前官網(wǎng)更新最新的是D版本的手冊是0x7c，有一些舊的手冊版本號是0x68,這個要根據(jù)自己購買的產(chǎn)品確認(rèn)好)
代碼驅(qū)動
接線
| STM32F103C8T6 | QMI8658 | OLED |
|---|---|---|
| PB10 | -- | SCL |
| PB11 | -- | SDA |
| PB8 | SCL | -- |
| PB9 | SDA | -- |
| 3.3V | VCC | VCC |
| GND | GND | GND |
代碼
mian.c
uint8_t ID,R_ID; //定義用于存放ID號的變量
int16_t AX, AY, AZ, GX, GY, GZ; //定義用于存放各個數(shù)據(jù)的變量
int main(void)
{
/*模塊初始化*/
OLED_Init(); //OLED初始化
qmi8658_init(); //QMI8658初始化
/*顯示ID號*/
OLED_ShowString(1, 1, "ID:"); //顯示靜態(tài)字符串
ID = QMI8658_GetID(); //獲取QMI8658的ID號
OLED_ShowHexNum(1, 4, ID, 2); //OLED顯示ID號
/*顯示REVISION_ID號*/
OLED_ShowString(1, 8, "R_ID:"); //顯示靜態(tài)字符串
R_ID = QMI8658_GetRID(); //獲取QMI8658的ID號
OLED_ShowHexNum(1, 13, R_ID, 2); //OLED顯示ID號
Delay_ms(2000);
/*顯示加速度和陀螺儀數(shù)據(jù)*/
OLED_ShowString(1, 1, "Acc ");
OLED_ShowString(1, 8, "Gyro ");
while (1)
{
QMI8658_GetData(&AX, &AY, &AZ, &GX, &GY, &GZ); //獲取QMI8658的數(shù)據(jù)
OLED_ShowSignedNum(2, 1, AX, 5); //OLED顯示數(shù)據(jù)
OLED_ShowSignedNum(3, 1, AY, 5);
OLED_ShowSignedNum(4, 1, AZ, 5);
OLED_ShowSignedNum(2, 8, GX, 5);
OLED_ShowSignedNum(3, 8, GY, 5);
OLED_ShowSignedNum(4, 8, GZ, 5);
}
}
QMI8658.c
#include "stm32f10x.h"
#include "math.h"
#include "MyI2C.h"
#include "qmi8658.h"
#include "Delay.h"
/* 全局變量緩存區(qū) */
qmi8658_state g_imu;
/**
* 函 數(shù)：QMI8658寫寄存器
* 參 數(shù)：RegAddress 寄存器地址，范圍：參考QMI8658手冊的寄存器描述
* 參 數(shù)：Data 要寫入寄存器的數(shù)據(jù)，范圍：0x00~0xFF
* 返 回 值：無
*/
void qmi8658_write_one_byte(uint8_t RegAddress, uint8_t Data)
{
MyI2C_Start(); //I2C起始
MyI2C_SendByte((QMI8658_ADDRESS < 1) | 0x00); //發(fā)送從機(jī)地址，讀寫位為0，表示即將寫入
MyI2C_ReceiveAck(); //接收應(yīng)答
MyI2C_SendByte(RegAddress); //發(fā)送寄存器地址
MyI2C_ReceiveAck(); //接收應(yīng)答
MyI2C_SendByte(Data); //發(fā)送要寫入寄存器的數(shù)據(jù)
MyI2C_ReceiveAck(); //接收應(yīng)答
MyI2C_Stop(); //I2C終止
}
/**
* 函 數(shù)：QMI8658讀寄存器
* 參 數(shù)：RegAddress 寄存器地址，范圍：參考QMI8658手冊的寄存器描述
* 返 回 值：讀取寄存器的數(shù)據(jù)，范圍：0x00~0xFF
*/
uint8_t qmi8658_read_one_byte(uint8_t RegAddress)
{
uint8_t Data;
MyI2C_Start(); //I2C起始
MyI2C_SendByte((QMI8658_ADDRESS < 1) | 0x00); //發(fā)送從機(jī)地址，讀寫位為0，表示即將寫入
MyI2C_ReceiveAck(); //接收應(yīng)答
MyI2C_SendByte(RegAddress); //發(fā)送寄存器地址
MyI2C_ReceiveAck(); //接收應(yīng)答
MyI2C_Start(); //I2C重復(fù)起始
MyI2C_SendByte((QMI8658_ADDRESS < 1) | 0x01); //發(fā)送從機(jī)地址，讀寫位為1，表示即將讀取
MyI2C_ReceiveAck(); //接收應(yīng)答
Data = MyI2C_ReceiveByte(); //接收指定寄存器的數(shù)據(jù)
MyI2C_SendAck(1); //發(fā)送應(yīng)答，給從機(jī)非應(yīng)答，終止從機(jī)的數(shù)據(jù)輸出
MyI2C_Stop(); //I2C終止
return Data;
}
/* 寫多個連續(xù)寄存器（從 reg 開始，寫 len 個字節(jié)）
* reg: 寄存器地址
* data: 要寫入的字節(jié)
* data 指向長度至少為 len 的緩沖區(qū)
* 返回 0 = 成功
*/
uint8_t qmi8568_write_nbytes(uint8_t reg, uint8_t *data, uint16_t len)
{
uint16_t i;
MyI2C_Start(); //I2C起始
MyI2C_SendByte((QMI8658_ADDRESS < 1) | 0x00); //發(fā)送從機(jī)地址，讀寫位為0，表示即將寫入
MyI2C_ReceiveAck(); //接收應(yīng)答
MyI2C_SendByte(reg); //發(fā)送寄存器地址
MyI2C_ReceiveAck(); //接收應(yīng)答
for (i = 0; i < len; i++)
{
MyI2C_SendByte(data[i]);
MyI2C_ReceiveAck();
}
MyI2C_Stop();
return 0;
}
/* 連續(xù)讀多個寄存器（從 reg 開始，讀取 len 字節(jié)）
* out_buf: 指向接收緩沖區(qū)，至少 len 長
*/
uint8_t qmi8568_read_nbytes(uint8_t reg, uint8_t *out_buf, uint16_t len)
{
uint16_t i;
/* 寫寄存器地址 */
MyI2C_Start();
MyI2C_SendByte((QMI8658_ADDRESS < 1) | 0x00);
MyI2C_ReceiveAck();
MyI2C_SendByte(reg);
MyI2C_ReceiveAck();
/* 重復(fù)起始，切換到讀模式 */
MyI2C_Start();
MyI2C_SendByte((QMI8658_ADDRESS < 1) | 0x01);
MyI2C_ReceiveAck();
/* 依次讀取 len 字節(jié)；對最后一個字節(jié)發(fā)送 NACK */
for (i = 0; i < len; i++) {
if (i == (len - 1))
{ out_buf[i] = MyI2C_ReceiveByte(); /* 最后一個字節(jié) NACK */
MyI2C_SendAck(1);
}
else
{ out_buf[i] = MyI2C_ReceiveByte(); /* 發(fā)送 ACK，繼續(xù)接收 */
MyI2C_SendAck(0);
}
}
MyI2C_Stop();
return 0;
}
/**
* 函 數(shù)：QMI8658獲取ID號
* 參 數(shù)：無
* 返 回 值：QMI8658的ID號
*/
uint8_t QMI8658_GetID(void)
{
return qmi8658_read_one_byte(Register_WhoAmI); //返回WHO_AM_I寄存器的值
}
/**
* 函 數(shù)：QMI8658獲取Revision ID號
* 參 數(shù)：無
* 返 回 值：QMI8658的Revision ID號
*/
uint8_t QMI8658_GetRID(void)
{
return qmi8658_read_one_byte(Register_Revision); //返回Revision寄存器的值
}
/**
* @brief 陀螺儀校準(zhǔn)
* @param 無
* @retval 檢查結(jié)果
* @arg 0: 校準(zhǔn)成功
* @arg 1: 校準(zhǔn)失敗
*/
uint8_t qmi8658_calibration(void)
{
uint8_t sta = 0;
qmi8658_write_one_byte(Register_Ctrl7, 0x00); /* 關(guān)閉陀螺儀、加速度計 */
qmi8658_write_one_byte(Register_Ctrl9, 0xA2);
Delay_ms(2000);
sta = qmi8658_read_one_byte(Register_COD_Status);
if(sta == 0x00)
{
return 0;
}else return 1;
}
/**
* @brief 傳感器軟件復(fù)位
* @param 無
* @retval 無
*/
void qmi8658_reset(void)
{
qmi8658_write_one_byte(Register_Reset, 0xB0); /* 復(fù)位QMI8658 */
Delay_ms(150);
}
/**
* @brief 讀取初始狀態(tài)寄存器
* @param 無
* @retval 讀取結(jié)果
*/
uint8_t qmi8658_read_statusint(void)
{
return qmi8658_read_one_byte(Register_StatusInt);
}
/**
* @brief 讀取狀態(tài)寄存器0
* @param 無
* @retval 讀取結(jié)果
*/
uint8_t qmi8658_read_status0(void)
{
return qmi8658_read_one_byte(Register_Status0);
}
/**
* @brief 讀取狀態(tài)寄存器1
* @param 無
* @retval 讀取結(jié)果
*/
uint8_t qmi8658_read_status1(void)
{
return qmi8658_read_one_byte(Register_Status1);
}
/*****************************************************************************************************************/
/**
* @brief 配置加速度計參數(shù)
* @param range ：量程
* @param odr ：odr輸出速率
* @param lpfEnable ：低通濾波器 ：Qmi8658Lpf_Enable 打開，Qmi8658Lpf_Disable 關(guān)閉
* @param stEnable ：陀螺儀自檢 ：Qmi8658St_Enable 自檢，Qmi8658St_Disable 不自檢
* @retval 無
*/
void qmi8658_config_acc(enum qmi8658_accrange range, enum qmi8658_accodr odr, enum qmi8658_LpfConfig lpfEnable, enum qmi8658_StConfig stEnable)
{
unsigned char ctl_dada;
switch (range)
{
case Qmi8658accrange_2g:
g_imu.ssvt_a = (1 < < 14);
break;
case Qmi8658accrange_4g:
g_imu.ssvt_a = (1 < < 13);
break;
case Qmi8658accrange_8g:
g_imu.ssvt_a = (1 < < 12);
break;
case Qmi8658accrange_16g:
g_imu.ssvt_a = (1 < < 11);
break;
default:
range = Qmi8658accrange_8g;
g_imu.ssvt_a = (1 < < 12);
break;
}
if (stEnable == Qmi8658St_Enable)
{
ctl_dada = (unsigned char)range | (unsigned char)odr | 0x80;
}
else
{
ctl_dada = (unsigned char)range | (unsigned char)odr;
}
qmi8658_write_one_byte(Register_Ctrl2, ctl_dada);
/* set LPF & HPF */
qmi8568_read_nbytes(Register_Ctrl5, &ctl_dada, 1);
ctl_dada &= 0xf0;
if (lpfEnable == Qmi8658Lpf_Enable)
{
ctl_dada |= A_LSP_MODE_3;
ctl_dada |= 0x01;
}
else
{
ctl_dada &= ~0x01;
}
qmi8658_write_one_byte(Register_Ctrl5, ctl_dada);
}
/**
* @brief 配置陀螺儀參數(shù)
* @param range ：量程
* @param odr ：odr輸出速率
* @param lpfEnable ：低通濾波器 ：Qmi8658Lpf_Enable 打開，Qmi8658Lpf_Disable 關(guān)閉
* @param stEnable ：陀螺儀自檢 ：Qmi8658St_Enable 自檢，Qmi8658St_Disable 不自檢
* @retval 無
*/
void qmi8658_config_gyro(enum qmi8658_gyrrange range, enum qmi8658_gyrodr odr, enum qmi8658_LpfConfig lpfEnable, enum qmi8658_StConfig stEnable)
{
/* Set the CTRL3 register to configure dynamic range and ODR */
unsigned char ctl_dada;
/* Store the scale factor for use when processing raw data */
switch (range)
{
case Qmi8658gyrrange_16dps:
g_imu.ssvt_g = 2048;
break;
case Qmi8658gyrrange_32dps:
g_imu.ssvt_g = 1024;
break;
case Qmi8658gyrrange_64dps:
g_imu.ssvt_g = 512;
break;
case Qmi8658gyrrange_128dps:
g_imu.ssvt_g = 256;
break;
case Qmi8658gyrrange_256dps:
g_imu.ssvt_g = 128;
break;
case Qmi8658gyrrange_512dps:
g_imu.ssvt_g = 64;
break;
case Qmi8658gyrrange_1024dps:
g_imu.ssvt_g = 32;
break;
case Qmi8658gyrrange_2048dps:
g_imu.ssvt_g = 16;
break;
default:
range = Qmi8658gyrrange_512dps;
g_imu.ssvt_g = 64;
break;
}
if (stEnable == Qmi8658St_Enable)
{
ctl_dada = (unsigned char)range | (unsigned char)odr | 0x80;
}
else
{
ctl_dada = (unsigned char)range | (unsigned char)odr;
}
qmi8658_write_one_byte(Register_Ctrl3, ctl_dada);
/* Conversion from degrees/s to rad/s if necessary */
/* set LPF & HPF */
qmi8568_read_nbytes(Register_Ctrl5, &ctl_dada, 1);
ctl_dada &= 0x0f;
if (lpfEnable == Qmi8658Lpf_Enable)
{
ctl_dada |= G_LSP_MODE_3;
ctl_dada |= 0x10;
}
else
{
ctl_dada &= ~0x10;
}
qmi8658_write_one_byte(Register_Ctrl5, ctl_dada);
}
/**
* @brief 使能陀螺儀、加速度計
* @param enableFlags ：
* QMI8658_DISABLE_ALL : 都不使能
* QMI8658_ACC_ENABLE : 使能加速度計
* QMI8658_GYR_ENABLE : 使能陀螺儀
* QMI8658_ACCGYR_ENABLE: 使能陀螺儀、加速度計
* @retval 無
*/
void qmi8658_enablesensors(unsigned char enableFlags)
{
#if defined(QMI8658_SYNC_SAMPLE_MODE)
g_imu.cfg.syncsample = 1;
qmi8658_enable_ahb_clock(0);
qmi8658_write_one_byte(Register_Ctrl7, enableFlags | 0x80);
#else
qmi8658_write_one_byte(Register_Ctrl7, enableFlags);
#endif
g_imu.cfg.ensensors = enableFlags & 0x03;
Delay_ms(2);
}
/**
* @brief 配置QMI8658陀螺儀和加速度計的量程、輸出頻率參數(shù)等
* @param low_power ： 0： 正常模式 1：低功耗模式
* @retval 無
*/
void qmi8658_config_reg(unsigned char low_power)
{
qmi8658_enablesensors(QMI8658_DISABLE_ALL);
if (low_power)
{
g_imu.cfg.ensensors = QMI8658_ACC_ENABLE;
g_imu.cfg.accrange = Qmi8658accrange_8g;
g_imu.cfg.accodr = Qmi8658accodr_LowPower_21Hz;
g_imu.cfg.gyrrange = Qmi8658gyrrange_1024dps;
g_imu.cfg.gyrodr = Qmi8658gyrodr_250Hz;
}
else
{
g_imu.cfg.ensensors = QMI8658_ACCGYR_ENABLE; /* 使能陀螺儀、加速度計 */
g_imu.cfg.accrange = Qmi8658accrange_16g; /* ±16g */
g_imu.cfg.accodr = Qmi8658accodr_500Hz; /* 500Hz采樣 */
g_imu.cfg.gyrrange = Qmi8658gyrrange_128dps; /* ±128dps */
g_imu.cfg.gyrodr = Qmi8658gyrodr_500Hz; /* 500Hz采樣 */
}
if (g_imu.cfg.ensensors & QMI8658_ACC_ENABLE)
{
qmi8658_config_acc(g_imu.cfg.accrange, g_imu.cfg.accodr, Qmi8658Lpf_Enable, Qmi8658St_Enable); /* 設(shè)置參數(shù)并開啟加速度計自檢和低通濾波器 */
}
if (g_imu.cfg.ensensors & QMI8658_GYR_ENABLE)
{
qmi8658_config_gyro(g_imu.cfg.gyrrange, g_imu.cfg.gyrodr, Qmi8658Lpf_Enable, Qmi8658St_Enable);/* 設(shè)置參數(shù)并開啟陀螺儀自檢和低通濾波器 */
}
}
/**
* @brief 初始化QMI8658
* @param 無
* @retval 初始化結(jié)果
* @arg 0: 成功
* @arg 1: 失敗
*/
uint8_t qmi8658_init(void)
{
MyI2C_Init(); //先初始化底層的I2C
qmi8658_reset(); /* 復(fù)位傳感器 */
qmi8658_write_one_byte(Register_Ctrl1, 0x60); /* I2C驅(qū)動 */
qmi8658_write_one_byte(Register_Ctrl7, 0x00); /* 關(guān)閉陀螺儀、加速度計 */
qmi8658_config_reg(0); /* 配置陀螺儀和加速度計的量程和數(shù)據(jù)輸出速率等參數(shù) */
qmi8658_enablesensors(g_imu.cfg.ensensors); /* 使能陀螺儀、加速度計 */
return 0;
}
/**
* 函 數(shù)：QMI8658獲取數(shù)據(jù)
* 參 數(shù)：AccX AccY AccZ 加速度計X、Y、Z軸的數(shù)據(jù)，使用輸出參數(shù)的形式返回，范圍：-32768~32767
* 參 數(shù)：GyroX GyroY GyroZ 陀螺儀X、Y、Z軸的數(shù)據(jù)，使用輸出參數(shù)的形式返回，范圍：-32768~32767
* 返 回 值：無
*/
void QMI8658_GetData(int16_t *AccX, int16_t *AccY, int16_t *AccZ,
int16_t *GyroX, int16_t *GyroY, int16_t *GyroZ)
{
uint8_t DataH, DataL; //定義數(shù)據(jù)高8位和低8位的變量
DataH = qmi8658_read_one_byte(Register_Ax_H); //讀取加速度計X軸的高8位數(shù)據(jù)
DataL = qmi8658_read_one_byte(Register_Ax_L); //讀取加速度計X軸的低8位數(shù)據(jù)
*AccX = (DataH < < 8) | DataL; //數(shù)據(jù)拼接，通過輸出參數(shù)返回
DataH = qmi8658_read_one_byte(Register_Ay_H); //讀取加速度計Y軸的高8位數(shù)據(jù)
DataL = qmi8658_read_one_byte(Register_Ay_L); //讀取加速度計Y軸的低8位數(shù)據(jù)
*AccY = (DataH < < 8) | DataL; //數(shù)據(jù)拼接，通過輸出參數(shù)返回
DataH = qmi8658_read_one_byte(Register_Az_H); //讀取加速度計Z軸的高8位數(shù)據(jù)
DataL = qmi8658_read_one_byte(Register_Az_L); //讀取加速度計Z軸的低8位數(shù)據(jù)
*AccZ = (DataH < < 8) | DataL; //數(shù)據(jù)拼接，通過輸出參數(shù)返回
DataH = qmi8658_read_one_byte(Register_Gx_H); //讀取陀螺儀X軸的高8位數(shù)據(jù)
DataL = qmi8658_read_one_byte(Register_Gx_L); //讀取陀螺儀X軸的低8位數(shù)據(jù)
*GyroX = (DataH < < 8) | DataL; //數(shù)據(jù)拼接，通過輸出參數(shù)返回
DataH = qmi8658_read_one_byte(Register_Gy_H); //讀取陀螺儀Y軸的高8位數(shù)據(jù)
DataL = qmi8658_read_one_byte(Register_Gy_L); //讀取陀螺儀Y軸的低8位數(shù)據(jù)
*GyroY = (DataH < < 8) | DataL; //數(shù)據(jù)拼接，通過輸出參數(shù)返回
DataH = qmi8658_read_one_byte(Register_Gz_H); //讀取陀螺儀Z軸的高8位數(shù)據(jù)
DataL = qmi8658_read_one_byte(Register_Gz_L); //讀取陀螺儀Z軸的低8位數(shù)據(jù)
*GyroZ = (DataH < < 8) | DataL; //數(shù)據(jù)拼接，通過輸出參數(shù)返回
}
現(xiàn)象
總結(jié)
這里顯示的是實(shí)時從寄存器獲取的數(shù)據(jù)，如果要更精確的數(shù)據(jù)，需要對代碼進(jìn)行加算法去獲取更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)再開發(fā)。
需要代碼的可以在評論區(qū)留言郵箱哦！
審核編輯 黃宇
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