概述

Qvar，全稱為電荷變化檢測(cè)（Qvar stands for "Quasi-static VARiation"），是一種用于檢測(cè)電荷變化的技術(shù)。這種技術(shù)通常用于傳感器和其他電子設(shè)備中，特別是在慣性測(cè)量單元（IMU）和微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)中。Qvar 技術(shù)可以用于檢測(cè)微小的電荷變化，這些變化可能是由于物理運(yùn)動(dòng)、環(huán)境變化或其他因素導(dǎo)致的。 在 LSM6DSV16X 這類先進(jìn)的 IMU 中，Qvar 技術(shù)用于增強(qiáng)用戶界面功能，如輕觸、雙擊、三擊、長(zhǎng)按或滑動(dòng)手勢(shì)。它通過檢測(cè)和解析與這些手勢(shì)相關(guān)的微小電荷變化，來實(shí)現(xiàn)高度精準(zhǔn)和靈敏的用戶交互。 最近在弄ST和瑞薩RA的課程，需要樣片的可以加群申請(qǐng)：615061293 。

視頻教學(xué)

https://www.bilibili.com/video/BV1Vb4y1j7Mt/

樣品申請(qǐng)

https://www.wjx.top/vm/OhcKxJk.aspx#

源碼下載

https://download.csdn.net/download/qq_24312945/88615379

生成STM32CUBEMX

用STM32CUBEMX生成例程，這里使用MCU為STM32WB55RG。 配置時(shí)鐘樹，配置時(shí)鐘為32M。

串口配置

查看原理圖，PB6和PB7設(shè)置為開發(fā)板的串口。

配置串口。

IIC配置

配置IIC為快速模式，速度為400k。

CS和SA0設(shè)置

串口重定向

打開魔術(shù)棒，勾選MicroLIB

在main.c中，添加頭文件，若不添加會(huì)出現(xiàn) identifier "FILE" is undefined報(bào)錯(cuò)。

/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "stdio.h"
/* USER CODE END Includes */

函數(shù)聲明和串口重定向：

/* USER CODE BEGIN PFP */
int fputc(int ch, FILE *f){
    HAL_UART_Transmit(&huart1 , (uint8_t *)&ch, 1, 0xFFFF);
    return ch;
}
/* USER CODE END PFP */

參考程序

https://github.com/STMicroelectronics/lsm6dsv16x-pid/tree/main

初始換管腳

由于需要向LSM6DSV16X_I2C_ADD_L寫入以及為IIC模式。

所以使能CS為高電平，配置為IIC模式。 配置SA0為高電平。

printf("123123123");
  lsm6dsv16x_reset_t rst;
  stmdev_ctx_t dev_ctx;
  /* Initialize mems driver interface */
  dev_ctx.write_reg = platform_write;
  dev_ctx.read_reg = platform_read;
  dev_ctx.handle = &SENSOR_BUS;


  HAL_GPIO_WritePin(CS_GPIO_Port, CS_Pin, GPIO_PIN_SET);
  HAL_GPIO_WritePin(SA0_GPIO_Port, SA0_Pin, GPIO_PIN_RESET);

獲取ID

可以向WHO_AM_I (0Fh)獲取固定值，判斷是否為0x70。

lsm6dsv16x_device_id_get為獲取函數(shù)。

對(duì)應(yīng)的獲取ID驅(qū)動(dòng)程序,如下所示。

/* Wait sensor boot time */
  platform_delay(BOOT_TIME);
  /* Check device ID */
  lsm6dsv16x_device_id_get(&dev_ctx, &whoamI);
    printf("LSM6DSV16X_ID=0x%x,whoamI=0x%x",LSM6DSV16X_ID,whoamI);
  if (whoamI != LSM6DSV16X_ID)
    while (1);

復(fù)位操作

可以向CTRL3 (12h)的SW_RESET寄存器寫入1進(jìn)行復(fù)位。

lsm6dsv16x_reset_set為重置函數(shù)。

對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序,如下所示。

/* Restore default configuration */
  lsm6dsv16x_reset_set(&dev_ctx, LSM6DSV16X_RESTORE_CTRL_REGS);
  do {
    lsm6dsv16x_reset_get(&dev_ctx, &rst);
  } while (rst != LSM6DSV16X_READY);

BDU設(shè)置

在很多傳感器中，數(shù)據(jù)通常被存儲(chǔ)在輸出寄存器中，這些寄存器分為兩部分：MSB和LSB。這兩部分共同表示一個(gè)完整的數(shù)據(jù)值。例如，在一個(gè)加速度計(jì)中，MSB和LSB可能共同表示一個(gè)加速度的測(cè)量值。 連續(xù)更新模式（BDU = '0'）：在默認(rèn)模式下，輸出寄存器的值會(huì)持續(xù)不斷地被更新。這意味著在你讀取MSB和LSB的時(shí)候，寄存器中的數(shù)據(jù)可能會(huì)因?yàn)樾碌臏y(cè)量數(shù)據(jù)而更新。這可能導(dǎo)致一個(gè)問題：當(dāng)你讀取MSB時(shí)，如果寄存器更新了，接下來讀取的LSB可能就是新的測(cè)量值的一部分，而不是與MSB相對(duì)應(yīng)的值。這樣，你得到的就是一個(gè)“拼湊”的數(shù)據(jù)，它可能無法準(zhǔn)確代表任何實(shí)際的測(cè)量時(shí)刻。 塊數(shù)據(jù)更新（BDU）模式（BDU = '1'）：當(dāng)激活BDU功能時(shí)，輸出寄存器中的內(nèi)容不會(huì)在讀取MSB和LSB之間更新。這就意味著一旦開始讀取數(shù)據(jù)（無論是先讀MSB還是LSB），寄存器中的那一組數(shù)據(jù)就被“鎖定”，直到兩部分都被讀取完畢。這樣可以確保你讀取的MSB和LSB是同一測(cè)量時(shí)刻的數(shù)據(jù)，避免了讀取到代表不同采樣時(shí)刻的數(shù)據(jù)。 簡(jiǎn)而言之，BDU位的作用是確保在讀取數(shù)據(jù)時(shí)，輸出寄存器的內(nèi)容保持穩(wěn)定，從而避免讀取到拼湊或錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)。這對(duì)于需要高精度和穩(wěn)定性的應(yīng)用尤為重要。 可以向CTRL3 (12h)的BDU寄存器寫入1進(jìn)行開啟。

對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序,如下所示。

/* Enable Block Data Update */
  lsm6dsv16x_block_data_update_set(&dev_ctx, PROPERTY_ENABLE);

Qvar 功能的實(shí)現(xiàn)和配置

1. Qvar 傳感器功能： ○ LSM6DSV16X 內(nèi)置了 Qvar 傳感器，能夠檢測(cè)連接到設(shè)備的外部電極附近的電荷變化。
2. 激活 Qvar 功能： ○ 通過設(shè)置 CTRL7（16h）寄存器中的 AH_QVAR_EN 位為 1，可以激活 Qvar 通道。
3. 加速度計(jì)設(shè)置要求： ○ 當(dāng)啟用 Qvar 通道時(shí)，加速度計(jì)必須設(shè)置為高性能模式或正常模式。
4. 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備信號(hào)： ○ Qvar 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好的信號(hào)由 STATUS_REG（1Eh）寄存器中的 AH_QVARDA 位表示。這個(gè)信號(hào)可以通過設(shè)置 CTRL7（16h）寄存器中的 INT2_DRDY_AH_QVAR 位為 1，來驅(qū)動(dòng)到 INT2 引腳。
5. Qvar 數(shù)據(jù)輸出： ○ Qvar 數(shù)據(jù)以 16 位二進(jìn)制補(bǔ)碼形式提供，在 AH_QVAR_OUT_L（3Ah）和 AH_QVAR_OUT_H（3Bh）寄存器中以固定 240 Hz 的速率輸出。
6. 數(shù)據(jù)處理： ○ Qvar 數(shù)據(jù)也可以被機(jī)器學(xué)習(xí)核心（MLC）/有限狀態(tài)機(jī)（FSM）邏輯處理。
7. 接口模式限制： ○ Qvar 功能僅在 I2C 接口的模式 1 連接模式下可用。當(dāng)使用 Qvar 時(shí)，不支持 I2C 主接口（模式 2）和輔助 SPI（模式 3）。
8. 外部電極連接： ○ 外部電極需要連接到引腳 2（SDx/AH1/Qvar1）和/或引腳 3（SCx/AH2/Qvar2）。
9. 輸入阻抗選擇： ○ 通過在 CTRL7（16h）寄存器中適當(dāng)設(shè)置 AH_QVAR_C_ZIN_[1:0] 位，可以選擇 Qvar 緩沖器的等效輸入阻抗。

設(shè)置量程和速率

速率可以通過CTRL1 (10h)設(shè)置加速度速率。

設(shè)置加速度量程可以通過CTRL8 (17h)進(jìn)行設(shè)置。

設(shè)置加速度的量程和速率可以使用如下函數(shù)。

lsm6dsv16x_xl_data_rate_set(&dev_ctx, LSM6DSV16X_ODR_AT_15Hz);
  lsm6dsv16x_xl_full_scale_set(&dev_ctx, LSM6DSV16X_2g);

配置過濾鏈

/* Configure filtering chain */
  filt_settling_mask.drdy = PROPERTY_ENABLE;
  filt_settling_mask.irq_xl = PROPERTY_ENABLE;
  filt_settling_mask.irq_g = PROPERTY_ENABLE;
  lsm6dsv16x_filt_settling_mask_set(&dev_ctx, filt_settling_mask);
  lsm6dsv16x_filt_xl_lp2_set(&dev_ctx, PROPERTY_ENABLE);
  lsm6dsv16x_filt_xl_lp2_bandwidth_set(&dev_ctx, LSM6DSV16X_XL_STRONG);

激活 Qvar 功能

通過設(shè)置 CTRL7（16h）寄存器中的 AH_QVAR_EN 位為 1，可以激活 Qvar 通道。

/* Enable AH/QVAR function */
  qvar_mode.ah_qvar_en = 1;
  lsm6dsv16x_ah_qvar_mode_set(&dev_ctx, qvar_mode);

獲取Qvar數(shù)據(jù)

可以通過STATUS_REG (1Eh)的AH_QVARDA獲取數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)備好。

Qvar 數(shù)據(jù)以 16 位二進(jìn)制補(bǔ)碼形式提供，在 AH_QVAR_OUT_L（3Ah）和 AH_QVAR_OUT_H（3Bh）寄存器中以固定 240 Hz 的速率輸出。

/* Read output only if new values are available */
    lsm6dsv16x_all_sources_get(&dev_ctx, &all_sources);
    if ( all_sources.drdy_ah_qvar ) {
      lsm6dsv16x_ah_qvar_raw_get(&dev_ctx, &data);
            printf("QVAR [mV]:%6.2frn", lsm6dsv16x_from_lsb_to_mv(data));

    }        
        HAL_Delay(10);

演示

觸摸上按鍵。

觸摸下按鍵。

審核編輯：湯梓紅