驱动LSM6DS3TR-C实现高效运动检测与数据采集(4)----上报匿名上位机实现可视化
来源:哔哩哔哩    时间:2023-09-01 02:02:33

概述

LSM6DS3TR-C是单芯片“3轴陀螺仪 + 3轴加速度计”的惯性 测量单元(IMU), 五种种可选满量程的陀螺仪(125/250/500/1000/2000 dps)和加速度计(2/4/8/16 g)。

上述工程中选择的加速度和陀螺仪对应的量程为2g和2000dps,对应的灵敏度如下所示,分别为/LSB和70mdps/LSB。


(相关资料图)

最近在弄ST和瑞萨RA的课程,需要样片的可以加群申请:615061293 。 

视频教学

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样品申请

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完整代码下载

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参考坐标系

测量加速度

LSM6DS3TR-C有一个片上加速度计,可以在 ±2g、±4g、±8g 和 ±16g 四个可编程满量程范围内测量加速度。

测量角速度

MPU6050 有一个片上陀螺仪,可以在 ±125°/s ±250°/s、±500°/s、±1000°/s 和 ±2000°/s 的四个可编程满量程范围内测量角度旋转。 

加速度计工作方式

假设立方体在外太空,那里的一切都是失重的,球会简单地漂浮在立方体的中心。 

现在,假设每面墙代表一个特定的轴。 如果我们突然以 1g 的加速度向左移动盒子(单个 G 力 1g 相当于重力加速度 m/s 2),球无疑会撞到墙壁 X。如果我们测量球对墙壁施加的力X,我们可以得到沿X轴的输出值为1g。 

让我们看看当我们把那个立方体放在地球上时会发生什么。球将简单地落在墙 Z 上,施加 1g 的力,如下图所示: 

在这种情况下,盒子没有移动,但我们仍然在 Z 轴上得到 1g 的读数。这是因为重力(实际上是加速度的一种形式)以 1g 的力向下拉球。 

虽然此模型并不完全代表真实世界的加速度计传感器是如何构建的,但它通常有助于理解为什么加速度计的输出信号通常以 ±g 为单位指定,或者为什么加速度计在静止时在 z 轴上读数为 1g,或者您可以在不同方向上获得什么样的加速度计读数。

上位机通讯

这里使用的是匿名助手的上位机 

/anotc/AnoAssistant 

有专门的通讯协议 

串口通讯协议格式如下所示,需要注意传输为小端模式传输。 

对应的源地址和目标地址分别为0xFD和0xFE。

我们只需要上报加速度和陀螺仪数据,所以功能码为0x01,数据长度为0x0D,需要主要为小端模式传输。 

加速度演示

实测移动模块分别为X、Y、Z轴向下,可以看见数值基本上为1000mg。 

陀螺仪工作方式

加速度计测量线性加速度,而陀螺仪测量角旋转。为此,他们测量了科里奥利效应产生的力。

陀螺仪是一种运动传感器,能够感测物体在一轴或多轴上的旋转角速度。它能够精确地感测自由空间中复杂的移动动作,因此成为追踪物体移动方位和旋转动作的必要设备。与加速计和电子罗盘不同,陀螺仪不需要依赖外部力量(如重力或磁场),可以自主地发挥其功能。

因此,从理论上讲,只使用陀螺仪就可以完成姿态导航的任务。 

陀螺仪的每个通道检测一个轴的旋转。也就是说陀螺仪通过测量自身的旋转状态,判断出设备当前运动状态,是向前、向后、向上、向下、向左还是向右呢,是加速(角速度)还是减速(角速度)呢,都可以实现,但是要判断出设备的方位(东西南北),陀螺仪就没有办法。 

MEMS陀螺仪主要利用科里奥利力(旋转物体在有径向运动时所受到的切向力)原理,公开的微机械陀螺仪均采用振动物体传感角速度的概念,利用振动来诱导和探测科里奥利力。

MEMS陀螺仪的核心是一个微加工机械单元,在设计上按照一个音叉机制共振运动,通过科里奥利力原理把角速率转换成一个特定感测结构的位移。 

两个相同的质量块以方向相反的做水平震荡。当外部施加一个角速率,就会出现一个科氏力,力的方向垂直于质量运动方向,如垂直方向箭头所示。产生的科氏力使感测质量发生位移,位移大小与所施加的角速率大小成正比,科氏力引起的电容变化即可计算出角速率大小。 科里奥利效应指出,当质量 (m) 以速度 (v) 沿特定方向移动并施加外部角速率 (Ω)(红色箭头)时,科里奥利效应会产生一个力(黄色箭头),导致质量垂直移动。该位移的值与应用的角速率直接相关。 

上报源码

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