在GD32F310G-START開發(fā)板上讀取三軸加速度計

我拿到的開發(fā)板實際板載的 MCU 是 GD32F310G8,QFN28pin 封裝，基于 ARM CORTEX M4 內(nèi)核，主頻 72MHz, 芯片內(nèi)置 64KB flash,8KB SRAM, 兩路 I2C 外設(shè)。

整體概述

首先感謝極術(shù)社區(qū)給我試用GD32開發(fā)板的機會，讓我體驗一下近幾年國產(chǎn)MCU開發(fā)體驗。該芯片是基于arm cortex-M4內(nèi)核，主頻72Mhz,flash 64k,ram 8k，以及豐富的外設(shè)。

本次試用是一個讀取三軸加速度計的實驗，主要使用的是硬件iic。

硬件連接

傳感器介紹

SC7A20 是一款高精度 12bit 數(shù)字三軸加速度傳感器芯片，內(nèi)置功能 更豐富，功耗更低，體積更小，測量更精確。

芯片通過 IC2/SPI 接口與 MCU 通信，加速度測量數(shù)據(jù)以中斷方式或 查詢方式獲取。INT1和INT2中斷管腳提供多種內(nèi)部自動檢測的中斷信號， 適應(yīng)多種運動檢測場合，中斷源包括 6D/4D 方向檢測中斷信號、自由落體 檢測中斷信號、睡眠和喚醒檢測中斷信號、單擊和雙擊檢測中斷信號。

芯片內(nèi)置高精度校準模塊，對傳感器的失調(diào)誤差和增益誤差進行精確補償。 ±2G、±4G、±8G 和±16G 四種可調(diào)整的全量程測量范圍，靈活測量外 部加速度，輸出數(shù)據(jù)率 1HZ 和 400HZ 間可選。

軟件功能

該軟件主要使用了GD32開發(fā)板的硬件iic，外部中斷以及串口，這三部分功能，串口的配置在其他文章的當中已經(jīng)有敘述，本文只主要介紹iic和外部中斷的使用.

硬件iic

初始化gpio

配置硬件iic

根據(jù)廠商提供的庫函數(shù)（具體參考gd32f3x0_i2c.c文件），我們可以很容易的初始化iic。剩下的就是對傳感器進行配置了，該傳感器需要配置寄存器較多，廠商直接提供了一份demo程序，只需要適配讀取寫入的接口就可以很快的使用了。

我需要做的就是把iic的讀取和寫入進行適配適配函數(shù)如下：

void I2C_LeaderWrite(uint16_t followerAddress, , uint8_t targetAddress, uint8_t *txBuff,
                     uint8_t numBytes) {
    /* wait until I2C bus is idle */
    while (i2c_flag_get(I2C0, I2C_FLAG_I2CBSY))
        ;
    /* send a start condition to I2C bus */
    i2c_start_on_bus(I2C0);
    /* wait until SBSEND bit is set */
    while (!i2c_flag_get(I2C0, I2C_FLAG_SBSEND))
        ;
    /* send slave address to I2C bus */
    i2c_master_addressing(I2C0, followerAddress, I2C_TRANSMITTER);
    /* wait until ADDSEND bit is set */
    while (!i2c_flag_get(I2C0, I2C_FLAG_ADDSEND))
        ;
    /* clear ADDSEND bit */
    i2c_flag_clear(I2C0, I2C_FLAG_ADDSEND);
    /* wait until the transmit data buffer is empty */
    while (!i2c_flag_get(I2C0, I2C_FLAG_TBE))
        ;

    for (i = 0; i < numBytes; i++) {
        /* data transmission */
        i2c_data_transmit(I2C0, txBuff[i]);
        /* wait until the TBE bit is set */
        while (!i2c_flag_get(I2C0, I2C_FLAG_TBE))
            ;
    }
    /* send a stop condition to I2C bus */
    i2c_stop_on_bus(I2C0);
    /* wait until stop condition generate */
    while (I2C_CTL0(I2C0) & 0x0200)
        ;
}
void I2C_LeaderRead(uint16_t followerAddress, uint8_t targetAddress, uint8_t *rxBuff,
                    uint8_t numBytes) {
    /* wait until I2C bus is idle */
    while (i2c_flag_get(I2C0, I2C_FLAG_I2CBSY))
        ;

    /* send a start condition to I2C bus */
    i2c_start_on_bus(I2C0);

    /* wait until SBSEND bit is set */
    while (!i2c_flag_get(I2C0, I2C_FLAG_SBSEND))
        ;

    /* send slave address to I2C bus */
    i2c_master_addressing(I2C0, followerAddress, I2C_TRANSMITTER);

    /* wait until ADDSEND bit is set */
    while (!i2c_flag_get(I2C0, I2C_FLAG_ADDSEND))
        ;

    /* clear the ADDSEND bit */
    i2c_flag_clear(I2C0, I2C_FLAG_ADDSEND);

    /* wait until the transmit data buffer is empty */
    while (SET != i2c_flag_get(I2C0, I2C_FLAG_TBE))
        ;

    /* enable I2C0*/
    i2c_enable(I2C0);

    /* send the EEPROM's internal address to write to */
    i2c_data_transmit(I2C0, targetAddress);

    /* wait until BTC bit is set */
    while (!i2c_flag_get(I2C0, I2C_FLAG_BTC))
        ;

    /* send a start condition to I2C bus */
    i2c_start_on_bus(I2C0);

    /* wait until SBSEND bit is set */
    while (!i2c_flag_get(I2C0, I2C_FLAG_SBSEND))
        ;

    /* send slave address to I2C bus */
    i2c_master_addressing(I2C0, followerAddress, I2C_RECEIVER);

    /* wait until ADDSEND bit is set */
    while (!i2c_flag_get(I2C0, I2C_FLAG_ADDSEND))
        ;

    /* clear the ADDSEND bit */
    i2c_flag_clear(I2C0, I2C_FLAG_ADDSEND);

    /* while there is data to be read */
    for (int i = 0; i < numBytes; i++) {
        /* code */

        /* read a data from I2C_DATA */
        rxBuff[i++] = i2c_data_receive(I2C0);
        /* send a stop condition */
        i2c_stop_on_bus(I2C0);
    }

    /* wait until the stop condition is finished */
    while (I2C_CTL0(I2C0) & 0x0200)
        ;

    /* enable acknowledge */
    i2c_ack_config(I2C0, I2C_ACK_ENABLE);

    i2c_ackpos_config(I2C0, I2C_ACKPOS_CURRENT);
}

然后把這兩個函數(shù)適配：

然后對傳感器進行設(shè)置

外部中斷

使用外部中斷可以使用用于喚醒mcu，這對設(shè)計低功耗的產(chǎn)品很有意義，當傳感器超過設(shè)定的閾值的時候，那么就會產(chǎn)生一個中斷來通知mcu，需要進一步的處理數(shù)據(jù)，外部中斷的配置如下所示：

void exit_wakeup_interrupt_config(void)
{
     /* configure the priority group */
    nvic_priority_group_set(NVIC_PRIGROUP_PRE2_SUB2);

    /* enable the key wakeup clock */
    rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOA);
    rcu_periph_clock_enable(RCU_CFGCMP);

    /* configure button pin as input */
    gpio_mode_set(GPIOA, GPIO_MODE_INPUT, GPIO_PUPD_NONE, GPIO_PIN_0);

    /* enable and set key wakeup EXTI interrupt to the higher priority */
    nvic_irq_enable(EXTI0_1_IRQn, 2U, 0U);

    /* connect key wakeup EXTI line to key GPIO pin */
    syscfg_exti_line_config(EXTI_SOURCE_GPIOA, EXTI_SOURCE_PIN0);

    /* configure key wakeup EXTI line */
    exti_init(EXTI_0, EXTI_INTERRUPT, EXTI_TRIG_FALLING);
    exti_interrupt_flag_clear(EXTI_0);
}

數(shù)據(jù)處理

由于我們使用的是三軸傳感器，對于姿態(tài)位置的計算并不是很精確，因此，此處只用簡單角度計算，傾角的計算原理如下

計算代碼如下：

#define DEG_TO_RAD(x) ((x) * 0.01745329252)
#define RAD_TO_DEG(x) ((x) * 57.2957795131)
void angle_calculation() {
    double pitch, roll, paw;
    pitch = atan(xyz_mg[X] / sqrt(pow(xyz_mg[Y], 2) + pow(xyz_mg[Z], 2)));
    roll = atan(xyz_mg[Y] / sqrt(pow(xyz_mg[X], 2) + pow(xyz_mg[Z], 2)));
    paw = atan(sqrt(pow(xyz_mg[X], 2) + pow(xyz_mg[Y], 2)) / xyz_mg[Z]);

    printf("[RAD]pitch:%.2f | roll:%.2f | paw:%.2f rn", pitch, roll, paw);
    printf("[DEG]pitch:%.2f° | roll:%.2f° | paw:%.2f° rn", RAD_TO_DEG(pitch), RAD_TO_DEG(roll),
           RAD_TO_DEG(paw));
}

審核編輯：劉清