概述

本文檔旨在詳細(xì)介紹如何配置和讀取LSM6DSOW傳感器的FIFO數(shù)據(jù)。LSM6DSOW是一款高性能的6軸IMU（慣性測(cè)量單元），集成了三軸加速度計(jì)和三軸陀螺儀。FIFO（先進(jìn)先出）緩沖區(qū)是LSM6DSOW的重要功能之一，它能夠有效地存儲(chǔ)傳感器數(shù)據(jù)，減少主機(jī)的讀取頻率，從而降低功耗和提高數(shù)據(jù)采集效率。

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視頻教學(xué)

https://www.bilibili.com/video/BV1Dw4m1r712/

樣品申請(qǐng)

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

源碼下載

https://download.csdn.net/download/qq_24312945/89592307

硬件準(zhǔn)備

首先需要準(zhǔn)備一個(gè)開發(fā)板，這里我準(zhǔn)備的是自己繪制的開發(fā)板，需要的可以進(jìn)行申請(qǐng)。 主控為STM32H503CB，陀螺儀為L(zhǎng)SM6DSOW，磁力計(jì)為L(zhǎng)IS2MDL。

主要內(nèi)容

1. 初始化LSM6DSOW傳感器并檢查其設(shè)備ID
2. 恢復(fù)傳感器默認(rèn)配置并設(shè)置必要的參數(shù)
3. 配置FIFO模式和水印閾值
4. 設(shè)置加速度計(jì)和陀螺儀的數(shù)據(jù)速率
5. 連續(xù)讀取FIFO中的傳感器數(shù)據(jù)并解析輸出

LSM6DSOW支持六種不同的FIFO模式，每種模式適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)景：

1. Bypass Mode（旁路模式）：
   ○ 在旁路模式下，F(xiàn)IFO不運(yùn)行，傳感器數(shù)據(jù)直接輸出，不存儲(chǔ)在FIFO中。該模式常用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)讀取。
2. FIFO Mode（FIFO模式）：
   ○ 在FIFO模式下，數(shù)據(jù)連續(xù)存儲(chǔ)到FIFO中，直到FIFO滿。當(dāng)FIFO滿時(shí)，舊數(shù)據(jù)將被新數(shù)據(jù)覆蓋。適用于需要連續(xù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)供后續(xù)處理的情況。
3. Continuous Mode（連續(xù)模式）：
   ○ 在連續(xù)模式下，F(xiàn)IFO始終保存最新的數(shù)據(jù)，當(dāng)FIFO滿時(shí)，舊數(shù)據(jù)被丟棄，新數(shù)據(jù)繼續(xù)寫入FIFO。適用于需要實(shí)時(shí)監(jiān)控最新數(shù)據(jù)的應(yīng)用。
4. Continuous to FIFO Mode（連續(xù)到FIFO模式）：
   ○ 開始時(shí)處于連續(xù)模式，當(dāng)檢測(cè)到某個(gè)事件時(shí)切換到FIFO模式。適用于在特定事件發(fā)生后保存數(shù)據(jù)。
5. Bypass to Continuous Mode（旁路到連續(xù)模式）：
   ○ 開始時(shí)處于旁路模式，當(dāng)檢測(cè)到某個(gè)事件時(shí)切換到連續(xù)模式。適用于事件發(fā)生后開始實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控。
6. Bypass to FIFO Mode（旁路到FIFO模式）：
   ○ 開始時(shí)處于旁路模式，當(dāng)檢測(cè)到某個(gè)事件時(shí)切換到FIFO模式，開始存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。適用于事件發(fā)生后開始數(shù)據(jù)記錄。

生成STM32CUBEMX

用STM32CUBEMX生成例程，這里使用MCU為STM32H503CB。

配置時(shí)鐘樹，配置時(shí)鐘為250M。

串口配置

查看原理圖，PA9和PA10設(shè)置為開發(fā)板的串口。

配置串口，速率為2000000。

IIC配置

LSM6DSOW最大IIC通訊速率為400k。

配置IIC速度為400k

CS和SA0設(shè)置

由于還有一個(gè)磁力計(jì)，需要把該CS也使能。

INT設(shè)置

配置為輸入檢測(cè)模式。

ICASHE

修改堆棧

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 */

參考驅(qū)動(dòng)程序

https://github.com/STMicroelectronics/lsm6dso-pid

初始化管腳

由于需要向LSM6DSO_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為低電平。

printf("HELLO!n");
  HAL_GPIO_WritePin(CS1_GPIO_Port, CS1_Pin, GPIO_PIN_SET);
  HAL_GPIO_WritePin(SA0_GPIO_Port, SA0_Pin, GPIO_PIN_RESET);
  HAL_GPIO_WritePin(CS2_GPIO_Port, CS2_Pin, GPIO_PIN_SET);
    HAL_Delay(100);


  stmdev_ctx_t dev_ctx;
  /* Initialize mems driver interface */
  dev_ctx.write_reg = platform_write;
  dev_ctx.read_reg = platform_read;
  dev_ctx.mdelay = platform_delay;
  dev_ctx.handle = &SENSOR_BUS;
  /* Init test platform */
//  platform_init();
  /* Wait sensor boot time */
  platform_delay(BOOT_TIME);

獲取ID

可以向WHO_AM_I (0Fh)獲取固定值，判斷是否為0x6C

lsm6dso_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。

/* Check device ID */
  lsm6dso_device_id_get(&dev_ctx, &whoamI);
    printf("LSM6DSO_ID=0x%x,whoamI=0x%x",LSM6DSO_ID,whoamI);
  if (whoamI != LSM6DSO_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。

lsm6dso_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 */
  lsm6dso_reset_set(&dev_ctx, PROPERTY_ENABLE);

  do {
    lsm6dso_reset_get(&dev_ctx, &rst);
  } while (rst);

關(guān)閉I3C

/* Disable I3C interface */
  lsm6dso_i3c_disable_set(&dev_ctx, LSM6DSO_I3C_DISABLE);

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(wèn)題：當(dāng)你讀取MSB時(shí)，如果寄存器更新了，接下來(lái)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(wú)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(wú)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 */
  lsm6dso_block_data_update_set(&dev_ctx, PROPERTY_ENABLE);

設(shè)置量程和速率

速率可以通過(guò)CTRL1 (10h)設(shè)置加速度速率和CTRL2 (11h)進(jìn)行設(shè)置角速度速率。

設(shè)置加速度量程可以通過(guò)CTRL1 (10h)進(jìn)行設(shè)置。

設(shè)置角速度量程可以通過(guò)CTRL2 (11h)進(jìn)行設(shè)置。

設(shè)置加速度和角速度的量程和速率可以使用如下函數(shù)。

/* Set Output Data Rate */
  lsm6dso_xl_data_rate_set(&dev_ctx, LSM6DSO_XL_ODR_12Hz5);
  lsm6dso_gy_data_rate_set(&dev_ctx, LSM6DSO_GY_ODR_12Hz5);
  /* Set full scale */
  lsm6dso_xl_full_scale_set(&dev_ctx, LSM6DSO_2g);
  lsm6dso_gy_full_scale_set(&dev_ctx, LSM6DSO_2000dps);

設(shè)置FIFO水印

可編程FIFO閾值可以通過(guò)FIFO_CTRL1（07h）和FIFO_CTRL2（08h）寄存器中的WTM8[0]位設(shè)置。為了監(jiān)視FIFO狀態(tài)，可以讀取專用寄存器（FIFO_STATUS1（3Ah），F(xiàn)IFO_STATUS2（3Bh）），以檢測(cè)FIFO溢出事件、FIFO滿狀態(tài)、FIFO空狀態(tài)、FIFO水位狀態(tài)和FIFO中存儲(chǔ)的未讀樣本數(shù)。

LSM6DSOW傳感器通過(guò)一系列控制寄存器來(lái)配置和管理FIFO。通過(guò)配置WTM，用戶可以靈活地管理傳感器數(shù)據(jù)的批處理。當(dāng)數(shù)據(jù)量達(dá)到設(shè)定的閾值時(shí)，主處理器可以一次性讀取大量數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)讀取效率，減少頻繁的I/O操作。 1 LSB = 1傳感器（6字節(jié)） + TAG（1字節(jié)）寫入FIFO

/* Set FIFO watermark (number of unread sensor data TAG + 6 bytes
   * stored in FIFO) to 10 samples
   */
  lsm6dso_fifo_watermark_set(&dev_ctx, 10);

FIFO_CTRL3寄存器用于選擇陀螺儀和加速度計(jì)數(shù)據(jù)在FIFO中的批處理數(shù)據(jù)速率（BDR）。每個(gè)傳感器都有獨(dú)立的控制位，可以設(shè)置不同的批處理數(shù)據(jù)速率，從而控制數(shù)據(jù)寫入FIFO的頻率。

/* Set FIFO batch XL/Gyro ODR to 12.5Hz */
  lsm6dso_fifo_xl_batch_set(&dev_ctx, LSM6DSO_XL_BATCHED_AT_12Hz5);
  lsm6dso_fifo_gy_batch_set(&dev_ctx, LSM6DSO_GY_BATCHED_AT_12Hz5);

FIFO_CTRL4寄存器用于配置LSM6DSOW傳感器的FIFO模式、時(shí)間戳批處理和溫度數(shù)據(jù)批處理速率。該寄存器包含多個(gè)字段，每個(gè)字段的功能如下所述。
FIFO_MODE[2:0]: FIFO模式選擇
● 用于選擇FIFO的工作模式。
● 000: Bypass mode（旁路模式），F(xiàn)IFO禁用
● 001: FIFO mode（FIFO模式），F(xiàn)IFO滿時(shí)停止收集數(shù)據(jù)
● 010: 保留
● 011: Continuous-to-FIFO mode（連續(xù)到FIFO模式），連續(xù)模式直到觸發(fā)器釋放，然后進(jìn)入FIFO模式
● 100: Bypass-to-continuous mode（旁路到連續(xù)模式），旁路模式直到觸發(fā)器釋放，然后進(jìn)入連續(xù)模式
● 101: 保留
● 110: Continuous mode（連續(xù)模式），F(xiàn)IFO滿時(shí)新數(shù)據(jù)覆蓋舊數(shù)據(jù)
● 111: Bypass-to-FIFO mode（旁路到FIFO模式），旁路模式直到觸發(fā)器釋放，然后進(jìn)入FIFO模式

/* Set FIFO mode to Stream mode (aka Continuous Mode) */
  lsm6dso_fifo_mode_set(&dev_ctx, LSM6DSO_STREAM_MODE);

設(shè)置中斷

COUNTER_BDR_REG1寄存器用于配置批處理數(shù)據(jù)速率計(jì)數(shù)器的相關(guān)參數(shù)。該寄存器允許用戶選擇數(shù)據(jù)準(zhǔn)備模式、重置內(nèi)部計(jì)數(shù)器以及選擇批處理事件的觸發(fā)器。以下是COUNTER_BDR_REG1寄存器的詳細(xì)描述。
COUNTER_BDR_REG1寄存器位字段
● dataready_pulsed: 啟用脈沖數(shù)據(jù)準(zhǔn)備模式
○ 0: 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備鎖存模式（默認(rèn)），僅在接口讀取后返回0；
○ 1: 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備脈沖模式（數(shù)據(jù)準(zhǔn)備脈沖持續(xù)時(shí)間為75微秒）。

INT1_CTRL寄存器用于配置INT1引腳的控制信號(hào)。該寄存器的每個(gè)位可以啟用一個(gè)信號(hào)，當(dāng)MIPI I3CSM動(dòng)態(tài)地址未分配時(shí)，信號(hào)可以通過(guò)INT1引腳傳輸。一些位還可以在使用MIPI I3CSM接口時(shí)觸發(fā)IBI（帶內(nèi)中斷）。引腳的輸出是此處選擇的信號(hào)與MD1_CFG（5Eh）中的信號(hào)的或組合。
INT1_CTRL寄存器字段描述
● DEN_DRDY_flag: 發(fā)送DEN_DRDY（DEN標(biāo)記在傳感器數(shù)據(jù)標(biāo)志上）到INT1引腳。
● INT1_CNT_BDR: 啟用COUNTER_BDR_IA中斷在INT1引腳上。
● INT1_FIFO_FULL: 啟用FIFO滿中斷在INT1引腳上。當(dāng)使用MIPI I3CSM接口時(shí)，它還可以用于觸發(fā)IBI。
● INT1_FIFO_OVR: 啟用FIFO溢出中斷在INT1引腳上。當(dāng)使用MIPI I3CSM接口時(shí)，它還可以用于觸發(fā)IBI。
● INT1_FIFO_TH: 啟用FIFO閾值中斷在INT1引腳上。當(dāng)使用MIPI I3CSM接口時(shí)，它還可以用于觸發(fā)IBI。
● INT1_BOOT: 啟用引導(dǎo)狀態(tài)在INT1引腳上。
● INT1_DRDY_G: 啟用陀螺儀數(shù)據(jù)準(zhǔn)備中斷在INT1引腳上。當(dāng)使用MIPI I3CSM接口時(shí)，它還可以用于觸發(fā)IBI。
● INT1_DRDY_XL: 啟用加速度計(jì)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備中斷在INT1引腳上。當(dāng)使用MIPI I3CSM接口時(shí)，它還可以用于觸發(fā)IBI。

lsm6dso_pin_int1_route_get(&dev_ctx, &int1_route);
  int1_route.fifo_th = PROPERTY_ENABLE;
  lsm6dso_pin_int1_route_set(&dev_ctx, int1_route);

獲取FIFO數(shù)據(jù)

FIFO_STATUS寄存器用于監(jiān)控LSM6DSOW傳感器FIFO的狀態(tài)。它們包括FIFO_STATUS1（3Ah）和FIFO_STATUS2（3Bh），分別用于報(bào)告未讀數(shù)據(jù)和FIFO狀態(tài)信息。

當(dāng)FIFO中的數(shù)據(jù)量達(dá)到或超過(guò)預(yù)設(shè)的水位線時(shí)，F(xiàn)IFO_WTM_IA位將被置為1。這意味著主處理器可以通過(guò)讀取該位的狀態(tài)來(lái)確定何時(shí)需要處理FIFO中的數(shù)據(jù)。例如，當(dāng)數(shù)據(jù)量達(dá)到水位線時(shí)，觸發(fā)一次中斷，主處理器讀取并處理FIFO中的數(shù)據(jù)，然后繼續(xù)下一輪數(shù)據(jù)采集。

DIFF_FIFO 位于 FIFO_STATUS1 (3Ah) 和 FIFO_STATUS2 (3Bh) 寄存器中，用于指示FIFO中未讀傳感器數(shù)據(jù)的數(shù)量。它包括兩個(gè)部分：
● DIFF_FIFO7:07:07:0: 位于 FIFO_STATUS1 寄存器中，表示未讀數(shù)據(jù)的低8位。
● DIFF_FIFO9:89:89:8: 位于 FIFO_STATUS2 寄存器中，表示未讀數(shù)據(jù)的高2位。
DIFF_FIFO字段用于跟蹤FIFO中未讀的數(shù)據(jù)量。通過(guò)讀取DIFF_FIFO，可以確定FIFO中當(dāng)前存儲(chǔ)了多少數(shù)據(jù)，這對(duì)于決定何時(shí)讀取FIFO中的數(shù)據(jù)非常重要。該字段的值在數(shù)據(jù)從FIFO中讀取時(shí)會(huì)自動(dòng)更新。

FIFO_DATA_OUT_TAG (78h)寄存器用于標(biāo)識(shí)FIFO中的傳感器數(shù)據(jù)來(lái)源。該寄存器包含標(biāo)識(shí)符（TAG），用于指示數(shù)據(jù)是由哪個(gè)傳感器生成的，并幫助用戶正確地解析FIFO中的數(shù)據(jù)。
TAG_SENSOR: 標(biāo)識(shí)FIFO中的傳感器數(shù)據(jù)源。根據(jù)傳感器類型和數(shù)據(jù)源，該字段值表示具體的傳感器數(shù)據(jù)。詳細(xì)見下表。
FIFO_DATA_OUT_TAG 寄存器提供了數(shù)據(jù)標(biāo)簽，用于識(shí)別FIFO中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)來(lái)源。這對(duì)于解析和處理從FIFO中讀取的數(shù)據(jù)非常重要。通過(guò)TAG字段，用戶可以區(qū)分不同傳感器的數(shù)據(jù)，并采取適當(dāng)?shù)奶幚泶胧?/p>

FIFO_DATA_OUT_X, FIFO_DATA_OUT_Y 和 FIFO_DATA_OUT_Z 寄存器，這些寄存器用于讀取LSM6DSOW傳感器的FIFO中的X、Y和Z軸數(shù)據(jù)。每個(gè)軸的數(shù)據(jù)由兩個(gè)寄存器組成：一個(gè)低字節(jié)寄存器（_L）和一個(gè)高字節(jié)寄存器（_H）。
為了從FIFO中讀取加速度計(jì)或陀螺儀的X、Y、Z軸數(shù)據(jù)，需要依次讀取對(duì)應(yīng)的低字節(jié)和高字節(jié)寄存器，并將它們組合成一個(gè)完整的16位數(shù)據(jù)。

/* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    uint16_t num = 0;
    uint8_t wmflag = 0;
    lsm6dso_fifo_tag_t reg_tag;
    axis3bit16_t dummy;

        if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_0))
        {
    /* Read watermark flag */
    lsm6dso_fifo_wtm_flag_get(&dev_ctx, &wmflag);

    if (wmflag > 0) {
      /* Read number of samples in FIFO */
      lsm6dso_fifo_data_level_get(&dev_ctx, &num);

      while (num--) {
        /* Read FIFO tag */
        lsm6dso_fifo_sensor_tag_get(&dev_ctx, ®_tag);

        switch (reg_tag) {
          case LSM6DSO_XL_NC_TAG:
            memset(data_raw_acceleration.u8bit, 0x00, 3 * sizeof(int16_t));
            lsm6dso_fifo_out_raw_get(&dev_ctx, data_raw_acceleration.u8bit);
            acceleration_mg[0] =
              lsm6dso_from_fs2_to_mg(data_raw_acceleration.i16bit[0]);
            acceleration_mg[1] =
              lsm6dso_from_fs2_to_mg(data_raw_acceleration.i16bit[1]);
            acceleration_mg[2] =
              lsm6dso_from_fs2_to_mg(data_raw_acceleration.i16bit[2]);
            printf("Acceleration [mg]:%4.2ft%4.2ft%4.2frn",
                    acceleration_mg[0], acceleration_mg[1], acceleration_mg[2]);
            break;

          case LSM6DSO_GYRO_NC_TAG:
            memset(data_raw_angular_rate.u8bit, 0x00, 3 * sizeof(int16_t));
            lsm6dso_fifo_out_raw_get(&dev_ctx, data_raw_angular_rate.u8bit);
            angular_rate_mdps[0] =
              lsm6dso_from_fs2000_to_mdps(data_raw_angular_rate.i16bit[0]);
            angular_rate_mdps[1] =
              lsm6dso_from_fs2000_to_mdps(data_raw_angular_rate.i16bit[1]);
            angular_rate_mdps[2] =
              lsm6dso_from_fs2000_to_mdps(data_raw_angular_rate.i16bit[2]);
            printf("Angular rate [mdps]:%4.2ft%4.2ft%4.2frn",
                    angular_rate_mdps[0], angular_rate_mdps[1], angular_rate_mdps[2]);
            break;                

          default:
            /* Flush unused samples */
            memset(dummy.u8bit, 0x00, 3 * sizeof(int16_t));
            lsm6dso_fifo_out_raw_get(&dev_ctx, dummy.u8bit);
            break;
        }
      }
    }            
        }
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */

演示