**STM32C5开发LSM6DSK320X .7--自由落体检测**概述视频教学样品申请源码下载硬件准备参考程序串口配置IIC配置CS和SA0设置INT设置生成项目导入STM32CubeIDE设置工程编码串口 printf 重定向参考程序CMake设置驱动接口与中断回调配置传感器接口初始化与设备检查加速度计与中断输出配置开启基本中断并配置锁存模式配置滤波设置自由落体检测阈值设置自由落体持续时间将自由落体事件路由到 INT1主循环演示.7–自由落体检测**)概述该产品内置自由落体检测Free-fall功能通过加速度计识别设备的失重状态。当三轴加速度的绝对值均低于设定阈值并持续达到设定时间时芯片产生自由落体事件可通过 INT1 或 INT2 引脚通知 MCU。该功能由传感器内部硬件完成无需 MCU 持续读取加速度数据并进行判断适用于便携设备跌落监测、事件记录及保护动作触发等场景。自由落体检测识别的是设备下落时的失重过程不是落地时的撞击。需要样片的可以加qun申请925643491 / 615061293 。视频教学样品申请https://www.wjx.top/vm/OhcKxJk.aspx#源码下载硬件准备首先需要准备一个开发板这里我准备的是自己绘制的开发板需要的可以进行申请。主控为STM32C542CCT6陀螺仪为LSM6DSK320X磁力计为LIS2MDL。参考程序https://github.com/CoreMaker-lab/STM32C542_LSM6DSK320X_LIS2MDLhttps://gitee.com/CoreMaker/STM32C542_LSM6DSK320X_LIS2MDL串口配置查看原理图PA9和PA10设置为开发板的串口。选择 Connectivity → USART1设置为 Async 异步模式波特率 115200、8 位数据、无校验、1 位停止位启用收发模式。串口的TX、RX 分别选择 PA9、PA10均设置为复用模式Alternate、无上下拉、推挽输出速度选择 Low。IIC配置STM32C542CCT6通过扩展接口与传感器模块连接其中PB6作为I²C时钟线SCLPB7作为I²C数据线SDA首先在 STM32CubeMX2 中进入 Peripherals 外设配置页面在 Connectivity 分类中选择 I2C1并将 I2C1 外设使能。如图所示本实验的 I2C1 配置步骤如下点击左侧 Peripherals 外设配置入口在 Connectivity 分类中选择 I2C1将 I2C1 Mode 设置为 I2C并确认 I2C1 显示为 ActiveSpeed frequency 设置为 Fast mode - 400 kHz确认 I2C1 的 GPIO 引脚映射SCL 为 PB6SDA 为 PB7CS和SA0设置确认I2C 模式选择和地址选择CS 需要处于 I2C 模式对应电平SA0 需要固定为高电平或低电平将 PA1 和 PB2 配置为普通 GPIO。在 Pinout 页面将 PA1、PB2 设置为 GPIO → Configured分别用于 SA0I²C 地址选择和 CS通信接口选择。进入 System → GPIO将 PA1、PB2 设置为推挽输出、无上下拉、低速由程序控制输出电平。板载 LIS2MDL 的 CS 引脚连接 PA6。在 Pinout 页面将 PA6 设置为 GPIO → Configured。进入 System → GPIO将 PA6 命名为 CS2设置为推挽输出、无上下拉、低速由程序控制输出电平。INT设置IMU 的 INT1Pin4连接 STM32C542 的 PB0用于接收陀螺仪数据就绪中断。将 PB0 配置为输入、无上下拉开启 EXTI0选择下降沿触发Falling edge使能中断及 IRQ Handler 生成。生成项目修改配置后左下角会提示 Click to save需要先保存当前工程配置点击左侧 Project settings进入工程生成设置页面在 IDE Project Generation 中选择工程格式和工具链本例选择 CMake GCC然后点击 Generate IDE project 生成工程导入STM32CubeIDE打开 STM32CubeIDE选择 File → Import导入 STM32CubeMX2 生成的 CMake 工程。展开 Import STM32 Project选择 STM32 CMake Project点击 Next进入工程路径选择页面。Project name填写导入到 STM32CubeIDE 中显示的工程名称Source directory选择 STM32CubeMX2 生成的 CMake 工程目录点击 Next继续完成工程导入Toolchain选择 MCU ARM GCC表示使用 ARM GCC 工具链进行编译MCU确认芯片型号为 STM32C542CCTx与前面 STM32CubeMX2 中选择的 MCU 保持一致CPU/Core确认内核为 Cortex-M33Core 为 0点击 Finish完成 CMake 工程导入设置工程编码在 Project Explorer 中选中工程点击 Project → Properties。选择 Resource将 Text file encoding 设置为 Other → GBK点击 Apply and Close 保存。串口 printf 重定向在 main.c 中添加以下头文件并在 main() 前实现 _write()将 printf() 输出重定向到 USART1用于打印 MEMS 数据和调试信息。#includemx_usart1.h#includestdio.h#includestring.hint_write(intfile,char*ptr,intlen){hal_uart_handle_t*huart1mx_usart1_uart_gethandle();if(huart1!NULL){HAL_UART_Transmit(huart1,ptr,len,1000);}returnlen;}参考程序添加对应驱动程序。https://github.com/STMicroelectronics/lsm6dsk320x-pidCMake设置在 CMakeLists.txt 中将 .c 加入编译并添加 -u _printf_float启用 printf() 浮点输出支持。target_sources(${CMAKE_PROJECT_NAME}PRIVATE lsm6dsk320x_reg.c)target_link_options(${CMAKE_PROJECT_NAME}PUBLIC-u _printf_float)驱动接口与中断回调配置在 main.c 中引入 .h并定义启动等待时间 BOOT_TIME 为 10 ms、读取ID。变量 whoamI 用于保存读取到的设备 IDdev_ctx 用于绑定底层通信接口thread_wake 用于标记中断事件。声明 platform_write()、platform_read() 和 platform_delay()分别实现寄存器写入、读取及延时。同时通过 _write() 将 printf() 重定向至 USART1方便输出检测结果。在外部中断回调 HAL_EXTI_TriggerCallback() 中判断中断是否来自 GPIO EXTI0若匹配则将 thread_wake 置为 1。主循环随后读取传感器状态判断是否发生事件。回调中仅设置标志位寄存器读取和串口输出均在主循环中完成。#includelsm6dsk320x_reg.h#defineBOOT_TIME10U#defineBOARD_EXPECTED_ID0x75Ustaticstmdev_ctx_tdev_ctx;staticvolatileuint8_tthread_wake0;staticint32_tplatform_write(void*handle,uint8_treg,constuint8_t*bufp,uint16_tlen);staticint32_tplatform_read(void*handle,uint8_treg,uint8_t*bufp,uint16_tlen);staticvoidplatform_delay(uint32_tms);/** * brief EXTI trigger callback */voidHAL_EXTI_TriggerCallback(hal_exti_handle_t*hexti,hal_exti_trigger_ttrigger){(void)trigger;if(HAL_EXTI_GetInstance(hexti)HAL_EXTI_GPIO_0){thread_wake1;}}传感器接口初始化与设备检查系统初始化完成后设置 CS1、CS2 为高电平SA0 为低电平并将寄存器读写函数、延时函数及 I²C1 句柄绑定到 dev_ctx建立传感器通信接口。等待 10 ms 后读取并通过串口打印设备 ID。当 ID 不匹配 时程序停止运行检查通过后执行软件复位并再次等待 10 ms随后使能 BDU块数据更新为后续检测配置做好准备。printf(HELLO\n);HAL_GPIO_WritePin(CS1_PORT,CS1_PIN,HAL_GPIO_PIN_SET);HAL_GPIO_WritePin(SA0_PORT,SA0_PIN,HAL_GPIO_PIN_RESET);HAL_GPIO_WritePin(CS2_PORT,CS2_PIN,HAL_GPIO_PIN_SET);lsm6dsk320x_if_cfg_tif_cfg{0};lsm6dsk320x_page_rw_tpage_rw{0};lsm6dsk320x_emb_func_init_a_temb_init{0};lsm6dsk320x_pin_int_route_tpin_int{0};/* Initialize mems driver interface */dev_ctx.write_regplatform_write;dev_ctx.read_regplatform_read;dev_ctx.mdelayplatform_delay;dev_ctx.handlemx_i2c1_i2c_gethandle();platform_delay(BOOT_TIME);/* Check device ID */printf(LSM6DSK320X_ID0x%x,id0x%x\n,0x75,whoamI);if(whoamI!0x75)while(1);/* Reset Device*/lsm6dsk320x_sw_reset(dev_ctx);platform_delay(BOOT_TIME);/* Enable Block Data Update */lsm6dsk320x_block_data_update_set(dev_ctx,PROPERTY_ENABLE);加速度计与中断输出配置将低量程加速度计设置为高性能模式输出数据率ODR为 480 Hz量程为 ±2 g为检测提供加速度数据。随后读取 IF_CFG 寄存器将 pp_od 和 h_lactive 均设置为 1再写回寄存器使中断引脚采用开漏输出、低电平有效方式。对应的 MCU 输入引脚需配置上拉并使用下降沿触发外部中断。/* Low-G accelerometer: 480 Hz, /-2 g. */lsm6dsk320x_xl_setup(dev_ctx,LSM6DSK320X_ODR_AT_480Hz,LSM6DSK320X_XL_HIGH_PERFORMANCE_MD);lsm6dsk320x_xl_full_scale_set(dev_ctx,LSM6DSK320X_2g);/* INT1: open-drain active low. */lsm6dsk320x_read_reg(dev_ctx,LSM6DSK320X_IF_CFG,(uint8_t*)if_cfg,1);if_cfg.pp_od1;if_cfg.h_lactive1;lsm6dsk320x_write_reg(dev_ctx,LSM6DSK320X_IF_CFG,(uint8_t*)if_cfg,1);开启基本中断并配置锁存模式锁存模式使中断请求在事件发生后保持有效便于 MCU 在主循环中读取处理。结合之前的低电平有效配置自由落体事件触发后INT1 输出有效低电平主循环读取对应状态寄存器确认并清除锁存事件。/* Enable basic interrupts in latched mode. */irq.enablePROPERTY_ENABLE;irq.lir1;lsm6dsk320x_interrupt_enable_set(dev_ctx,irq);配置滤波加速度计启动或发生相关配置变化后数据可能需要一定时间才能稳定。第二条配置可以防止这段过渡数据参与自由落体等事件判断减少启动阶段的误触发。/* Avoid events during accelerometer filter settling. */lsm6dsk320x_filt_xl_fast_settling_set(dev_ctx,PROPERTY_ENABLE);lsm6dsk320x_mask_trigger_xl_settl_set(dev_ctx,PROPERTY_ENABLE);设置自由落体检测阈值自由落体过程中加速度计测得的三轴加速度接近零。检测算法判断三轴加速度的绝对值是否同时低于阈值并结合后续设置的持续时间确认事件。/* Free-fall threshold 312 mg. */lsm6dsk320x_ff_thresholds_set(dev_ctx,LSM6DSK320X_312_mg);设置自由落体持续时间参数 FREE_FALL_DURATION 的单位是加速度计的采样周期不是毫秒。本例将其设置为 12在 480 Hz 的输出数据率下对应 25 ms。只有三轴加速度的绝对值均低于设定阈值并持续达到设定时间才判定为自由落体事件以减少瞬间波动造成的误触发。修改加速度计输出数据率后需要相应调整该参数才能保持相同的检测时间。/* Duration 12 / 480 Hz 25 ms. */lsm6dsk320x_ff_time_windows_set(dev_ctx,FREE_FALL_DURATION);将自由落体事件路由到 INT1首先在 pin_int 结构体中选中自由落体事件再调用驱动接口将 MD1_CFG5Eh寄存器中的 INT1_FF 位置为 1。配置完成后传感器检测到自由落体就可以通过 INT1 通知 MCU。MCU 的 EXTI 回调设置 thread_wake主循环再读取状态并检查 status.ff_ia确认中断来源。/* Route Free-fall event to INT1. */pin_int.freefallPROPERTY_ENABLE;lsm6dsk320x_pin_int1_route_set(dev_ctx,pin_int);主循环主循环持续检查中断标志 thread_wake。当标志为 1 时先将其清零再读取 WAKE_UP_SRC 寄存器获取自由落体事件状态并清除对应的锁存中断。虽然寄存器名称包含 Wake-up但其中也包含自由落体状态位 ff_ia。while(1){if(thread_wake){lsm6dsk320x_wake_up_src_tstatus{0};thread_wake0;/* Read Free-fall status and acknowledge the latched event. */if(lsm6dsk320x_read_reg(dev_ctx,LSM6DSK320X_WAKE_UP_SRC,(uint8_t*)status,1)!0){thread_wake1;platform_delay(100);continue;}if(status.ff_ia){printf(Free-fall detected\r\n);}}}演示当传感器触发自由落体时会产生相应事件。