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STM32F429I-DISC1【读取板载运动传感器数据】

news 2025/9/22 7:20:40

一、硬件介绍

本次开发使用的是STM32F429I-DISC1开发板，是基于STM32F429ZIT6U的MCU，具有Arm Cortex-M4内核，配备2.4英寸QVGA TFT LCD、64-Mbit SDRAM、ST-MEMS陀螺仪(I3G4250D)等。

陀螺仪MEMS（ST-MEMS I3G4250D）

I3G4250D 是一款低功耗、三轴角速率传感器；I3G4250D 具有 ±245 / ±500 / ±2000 dps 的满量程，并且能够以用户可选择的带宽测量速率。
STM32F429ZIT6 通过SPI_5接口控制此运动传感器。

在这里插入图片描述

主要特性：

输出类型	I2C / SPI
特性	可调带宽，可选量程，温度传感器
封装/外壳	16-TFLGA
工作温度	-40°C ~ 85°C（TA）
轴	X（俯仰），Y（偏转），Z（横滚）
电流-供电	6.1mA
范围°/s	±245，500，2000
灵敏度(mV/°/s)	-
带宽	-
电压-供电	2.4V ~ 3.6V
灵敏度(LSB/(°/s))	8.75 ~ 70
类型	数字
数据	• 16-bit 原始数据 • 8-bit 温度数据

SPI通讯时序图：

在这里插入图片描述

I2C通讯时序图：
在这里插入图片描述

FIFO / Bypass mode模式：
在这里插入图片描述

原理图：

若要选择 SPI 接口，CS线必须低电平。

INT2：数据就绪 / FIFO中断

INT1：可编程中断

CS：SPI / I2C模式选择

0: SPI
1: I2C

传感器 -> MCU硬件连接：

SPI5_SCK -> PF7

SPI5_MISO -> PF8

SPI5_MOSI -> PF9

MEMS_CS -> PC1

MEMS_INT2 -> PA2 (可配置)

MEMS_INT1 -> PA1 (可配置)

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二、功能实现思想

实现效果：读取运动传感器的数据，并通过串口将数据显示出来；

1、配置I3G4250D传感器，将其通过SPI与STM32F429ZIT6U进行通讯，用于获取传感器数据；

2、配置串口功能，用于将获取到的传感器相关数据输出；

3、移动开发板时，传感器所获取数据发生变化，将数据通过串口打印出来；

在这里插入图片描述

三、功能实现步骤

功能配置

在Task_1.ioc的基础上，进行如下的相关配置；

1、配置I3G4250D传感器相关功能；

未配置INT1 / INT2引脚（若有需要可自行配置）

在这里插入图片描述

2、配置串口相关功能；

在这里插入图片描述

代码编写

1、创建 I3G4250D文件夹，存储ST相关的I3G4250D传感器的驱动函数；

git clone --recursive https://github.com/STMicroelectronics/STMems_Standard_C_drivers

在这里插入图片描述

✔在轮询模式下读取陀螺仪传感器数据：i3g4250d_read_data_polling.c

从 FIFO 读取陀螺仪传感器数据：i3g4250d_fifo_read.c

从睡眠事件中唤醒：i3g4250d_wakeup.c

2、打开i3g4250d_read_data_polling.c在此基础上，重新编写定义相关的接口函数；

取消#define STEVAL_MKI109V3 注释，以STEVAL_MKI109V3E_Demo的基础上进行相关修改；

修改 #if defined(STEVAL_MKI109V3)下的相关宏定义；

#if defined(STEVAL_MKI109V3)
/* MKI109V3: Define communication interface */
#define SENSOR_BUS hspi5
#define CS_up_GPIO_Port MEMS_CS_GPIO_Port
#define CS_up_Pin       MEMS_CS_Pin
/* MKI109V3: Vdd and Vddio power supply values */
//#define PWM_3V3 915

重新编写以下函数接口
static int32_t platform_write(void *handle, uint8_t reg, const uint8_t *bufp,uint16_t len);

Write：0x40

Bit 0: WRITE bit. The value is 0.
Bit 1: MS bit. When 0, does not increment address; when 1, increments address in multiple writes.

static int32_t platform_write(void *handle, uint8_t reg, const uint8_t *bufp,uint16_t len)
{
#if defined(NUCLEO_F411RE)HAL_I2C_Mem_Write(handle, I3G4250D_I2C_ADD_L, reg,I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, (uint8_t*) bufp, len, 1000);
#elif defined(STEVAL_MKI109V3)reg |= 0x40;HAL_GPIO_WritePin(CS_up_GPIO_Port, CS_up_Pin, GPIO_PIN_RESET);HAL_SPI_Transmit(handle, &reg, 1, 1000);HAL_SPI_Transmit(handle, (uint8_t*) bufp, len, 1000);HAL_GPIO_WritePin(CS_up_GPIO_Port, CS_up_Pin, GPIO_PIN_SET);
#elif defined(SPC584B_DIS)i2c_lld_write(handle,  I3G4250D_I2C_ADD_L & 0xFE, reg, (uint8_t*) bufp, len);
#endifreturn 0;
}

static int32_t platform_read(void *handle, uint8_t reg, uint8_t *bufp,uint16_t len);

Read：0xC0

Bit 0: READ bit. The value is 1.
Bit 1: MS bit. When 0, does not increment address; when 1, increments address in multiple reads.

static int32_t platform_read(void *handle, uint8_t reg, uint8_t *bufp,uint16_t len)
{
#if defined(NUCLEO_F411RE)HAL_I2C_Mem_Read(handle, I3G4250D_I2C_ADD_L, reg,I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, bufp, len, 1000);
#elif defined(STEVAL_MKI109V3)reg |= 0xC0;    HAL_GPIO_WritePin(CS_up_GPIO_Port, CS_up_Pin, GPIO_PIN_RESET);HAL_SPI_Transmit(handle, &reg, 1, 1000);HAL_SPI_Receive(handle, bufp, len, 1000);HAL_GPIO_WritePin(CS_up_GPIO_Port, CS_up_Pin, GPIO_PIN_SET);
#elif defined(SPC584B_DIS)i2c_lld_read(handle, I3G4250D_I2C_ADD_L & 0xFE, reg, bufp, len);
#endifreturn 0;
}

static void platform_delay(uint32_t ms);

static void platform_delay(uint32_t ms)
{
#if defined(NUCLEO_F411RE) | defined(STEVAL_MKI109V3)HAL_Delay(ms);
#elif defined(SPC584B_DIS)osalThreadDelayMilliseconds(ms);
#endif
}

static void platform_init(void);

static void platform_init(void)
{
#if defined(STEVAL_MKI109V3)
//  TIM3->CCR1 = PWM_3V3;
//  TIM3->CCR2 = PWM_3V3;
//  HAL_TIM_PWM_Start(&htim3, TIM_CHANNEL_1);
//  HAL_TIM_PWM_Start(&htim3, TIM_CHANNEL_2);HAL_Delay(1000);
#endif
}

Demo示例：获取温度 / X、Y、Z轴dps；

陀螺仪检测的温度会受自身芯片发热的影响，严格来说它测量的是自身芯片的温度，所以用它来测量气温是不太准确的

static int16_t temp_raw; 
static float Temp; /* Main Example --------------------------------------------------------------*/
void i3g4250d_read_data_polling(void)
{stmdev_ctx_t dev_ctx;/* Uncomment to use interrupts on drdy *///i3g4250d_int2_route_t int2_reg;/* Initialize mems driver interface */dev_ctx.write_reg = platform_write;dev_ctx.read_reg = platform_read;dev_ctx.handle = &SENSOR_BUS;/* Initialize platform specific hardware */platform_init();/* Wait sensor boot time */platform_delay(BOOT_TIME);/* Check device ID */i3g4250d_device_id_get(&dev_ctx, &whoamI);if (whoamI != I3G4250D_ID)//while (1); /*manage here device not found */printf("Mems_Init_Error\r\n");/* Configure filtering chain -  Gyroscope - High Pass */i3g4250d_filter_path_set(&dev_ctx, I3G4250D_LPF1_HP_ON_OUT);i3g4250d_hp_bandwidth_set(&dev_ctx, I3G4250D_HP_LEVEL_3);/* Uncomment to use interrupts on drdy *///i3g4250d_pin_int2_route_get(&dev_ctx, &int2_reg);//int2_reg.i2_drdy = PROPERTY_ENABLE;//i3g4250d_pin_int2_route_set(&dev_ctx, int2_reg);/* Set Output Data Rate */i3g4250d_data_rate_set(&dev_ctx, I3G4250D_ODR_100Hz);     //10ms/* Read samples in polling mode (no int) */while (1) {uint8_t reg;/* Read output only if new value is available */i3g4250d_flag_data_ready_get(&dev_ctx, &reg);i3g4250d_temperature_raw_get(&dev_ctx,&temp_raw);   Temp = i3g4250d_from_lsb_to_celsius(temp_raw);  if (reg) {/* Read angular rate data */memset(data_raw_angular_rate, 0x00, 3 * sizeof(int16_t));i3g4250d_angular_rate_raw_get(&dev_ctx, data_raw_angular_rate);angular_rate_mdps[0] = i3g4250d_from_fs245dps_to_mdps(data_raw_angular_rate[0]) / 1000.0f;angular_rate_mdps[1] = i3g4250d_from_fs245dps_to_mdps(data_raw_angular_rate[1]) / 1000.0f;angular_rate_mdps[2] = i3g4250d_from_fs245dps_to_mdps(data_raw_angular_rate[2]) / 1000.0f;printf("X = %4.2f  Y = %4.2f  Z = %4.2f\r\n",angular_rate_mdps[0],angular_rate_mdps[1],angular_rate_mdps[2]);printf("Temp = %f\r\n",Temp);}HAL_Delay(300);}
}

main.c：int main(void)
{.../* USER CODE BEGIN 2 */i3g4250d_read_data_polling();/* USER CODE END 2 *//* Infinite loop *//* USER CODE BEGIN WHILE */while (1){}/* USER CODE END 3 */
}