陀螺仪LSM6DSV80X开发(6)----单双击检测

陀螺仪LSM6DSV80X开发.6--单双击检测

• 概述
• 视频教学
• 样品申请
• 源码下载
• 硬件准备
• 参考程序
• 生成STM32CUBEMX
• 串口配置
• IIC配置
• CS和SA0设置
• INT配置
• ICASHE
• 修改堆栈
• 串口重定向
• 参考程序
• 变量定义
• 初始换管脚
• 获取ID
• 软件上电复位
• BDU设置
• [Tap 中断配置说明](#Tap 中断配置说明)
• 使能中断输出
• [使能 Z 轴 Tap 检测](#使能 Z 轴 Tap 检测)
• [配置 Tap 阈值](#配置 Tap 阈值)
• [配置 Tap 时间窗口](#配置 Tap 时间窗口)
• [配置 Single Tap / Double Tap 检测模式](#配置 Single Tap / Double Tap 检测模式)
• 设置量程和速率
• 外部中断回调函数
• 主程序
• 演示

概述

本实验主要演示如何使用 LSM6DSV80X 的 Tap Detection 功能，实现对单击和双击动作的识别。通过配置传感器的 Tap 检测轴、敲击阈值、时间窗口以及中断输出，将 Single Tap 和 Double Tap 事件映射到 INT1 引脚。当检测到敲击动作后，MCU 通过外部中断唤醒主循环，并读取 LSM6DSV80X 的事件源寄存器，判断当前触发的是单击还是双击事件，最后通过串口打印检测结果。

需要样片的可以加群申请：925643491/615061293 。

视频教学

https://www.bilibili.com/video/BV1tYGJ6vEHK/

样品申请

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

源码下载

硬件准备

首先需要准备一个开发板，这里我准备的是自己绘制的开发板，需要的可以进行申请。

主控为STM32H503CB，陀螺仪为LSM6DSV80X，磁力计为LIS2MDL。

参考程序

https://github.com/CoreMaker-lab/LSM6DSV80X

https://gitee.com/CoreMaker/LSM6DSV80X

生成STM32CUBEMX

用STM32CUBEMX生成例程，这里使用MCU为STM32H503CB。

配置时钟树，配置时钟为250M。

串口配置

查看原理图，PA9和PA10设置为开发板的串口。

配置串口，速率为2000000。

IIC配置

LSM6DSV80X最大IIC通讯速率为1M，配置IIC速度为400k

CS和SA0设置

由于还有一个磁力计，需要把该CS也使能。

INT配置

INT1管脚为PB0。

配置如下所示。

开启中断。

ICASHE

修改堆栈

串口重定向

打开魔术棒，勾选MicroLIB

在main.c中，添加头文件，若不添加会出现 identifier "FILE" is undefined报错。

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

函数声明和串口重定向：

/* 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 */

参考程序

https://github.com/STMicroelectronics/lsm6dsv80x-pid

变量定义

/* USER CODE BEGIN 0 */
#define SENSOR_BUS hi2c1


/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
#define    BOOT_TIME            10 //ms
#define    CNT_FOR_OUTPUT       100

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
static int16_t data_raw_motion[3];
static int16_t data_raw_temperature;
static float_t acceleration_mg[3];
static float_t angular_rate_mdps[3];
static float_t temperature_degC;
static uint8_t whoamI;
static uint8_t tx_buffer[1000];

static lsm6dsv80x_filt_settling_mask_t filt_settling_mask;

/* Extern variables ----------------------------------------------------------*/

/* Private functions ---------------------------------------------------------*/

/*
 *   WARNING:
 *   Functions declare in this section are defined at the end of this file
 *   and are strictly related to the hardware platform used.
 *
 */
static int32_t platform_write(void *handle, uint8_t reg, const uint8_t *bufp,
                              uint16_t len);
static int32_t platform_read(void *handle, uint8_t reg, uint8_t *bufp,
                             uint16_t len);
static void tx_com( uint8_t *tx_buffer, uint16_t len );
static void platform_delay(uint32_t ms);
static void platform_init(void);

static   stmdev_ctx_t dev_ctx;
static volatile uint8_t stap_event_catched = 0;
static volatile uint8_t dtap_event_catched = 0;

static   uint8_t thread_wake = 0;
static lsm6dsv80x_interrupt_mode_t irq;
static lsm6dsv80x_tap_detection_t tap;
static lsm6dsv80x_tap_thresholds_t tap_ths;
static lsm6dsv80x_tap_time_windows_t tap_win;



/* USER CODE END 0 */

初始换管脚

由于需要向LSM6DSV80X_I2C_ADD_L写入以及为IIC模式。

所以使能CS为高电平，配置为IIC模式。

配置SA0为低电平。

	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);

  lsm6dsv80x_pin_int_route_t pin_int = { 0 };
  /* 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);

获取ID

可以向WHO_AM_I (0Fh)获取固定值，判断是否为0x73。

lsm6dsv80x_device_id_get为获取函数。

对应的获取ID驱动程序,如下所示。

  /* Check device ID */
  lsm6dsv80x_device_id_get(&dev_ctx, &whoamI);
	printf("LSM6DSV80X_ID=0x%x,whoamI=0x%x",LSM6DSV80X_ID,whoamI);
  if (whoamI != LSM6DSV80X_ID)
    while (1);

软件上电复位

写 0x01（FUNC_CFG_ACCESS）这个寄存器，把 SW_POR 置 1，然后等待芯片完成复位。

lsm6dsv80x_sw_por为 软件上电复位 / 全局复位 函数。

对应的驱动程序,如下所示。

  /* Perform device power-on-reset */
  lsm6dsv80x_sw_por(&dev_ctx);

BDU设置

在很多传感器中，数据通常被存储在输出寄存器中，这些寄存器分为两部分：MSB和LSB。这两部分共同表示一个完整的数据值。例如，在一个加速度计中，MSB和LSB可能共同表示一个加速度的测量值。

连续更新模式（BDU = '0'）：在默认模式下，输出寄存器的值会持续不断地被更新。这意味着在你读取MSB和LSB的时候，寄存器中的数据可能会因为新的测量数据而更新。这可能导致一个问题：当你读取MSB时，如果寄存器更新了，接下来读取的LSB可能就是新的测量值的一部分，而不是与MSB相对应的值。这样，你得到的就是一个"拼凑"的数据，它可能无法准确代表任何实际的测量时刻。

块数据更新（BDU）模式（BDU = '1'）：当激活BDU功能时，输出寄存器中的内容不会在读取MSB和LSB之间更新。这就意味着一旦开始读取数据（无论是先读MSB还是LSB），寄存器中的那一组数据就被"锁定"，直到两部分都被读取完毕。这样可以确保你读取的MSB和LSB是同一测量时刻的数据，避免了读取到代表不同采样时刻的数据。

简而言之，BDU位的作用是确保在读取数据时，输出寄存器的内容保持稳定，从而避免读取到拼凑或错误的数据。这对于需要高精度和稳定性的应用尤为重要。

可以向CTRL3 (12h)的BDU寄存器写入1进行开启。

对应的驱动程序,如下所示。

  /* Enable Block Data Update */
  lsm6dsv80x_block_data_update_set(&dev_ctx, PROPERTY_ENABLE);

Tap 中断配置说明

LSM6DSV80X 内部可以识别 Single Tap 和 Double Tap 事件，但如果希望 MCU 通过外部中断方式响应这些事件，需要将对应的事件映射到传感器的中断引脚上。

将 Single Tap 和 Double Tap 事件都映射到 INT1 引脚。

Single Tap 和 Double Tap 事件映射到 INT1 引脚，对应 MD1_CFG 寄存器 5Eh。

对应的驱动程序,如下所示。

	pin_int.double_tap = PROPERTY_ENABLE;
  pin_int.single_tap = PROPERTY_ENABLE;
  lsm6dsv80x_pin_int1_route_set(&dev_ctx, &pin_int);

使能中断输出

完成中断路由配置后，还需要使能 LSM6DSV80X 的中断输出功能。

中断信号触发后不会一直保持，需要及时读取事件源寄存器。

如果希望中断保持到软件读取状态寄存器后再清除，可以考虑将 lir 配置为 1。

对应的驱动程序,如下所示。

    irq.enable = 1;
  irq.lir = 0;
  lsm6dsv80x_interrupt_enable_set(&dev_ctx, irq);

使能 Z 轴 Tap 检测

Tap 检测是基于加速度计数据实现的。LSM6DSV80X 可以配置 X、Y、Z 三个方向的 Tap 检测轴。

本实验中只开启 Z 轴 Tap 检测，也就是主要检测垂直于模块表面的敲击动作。

具体是否需要开启多个方向，需要根据实际产品安装方向和敲击方向来决定。

Tap 检测轴配置对应 TAP_CFG0 寄存器 56h。

对应的驱动程序,如下所示。

  tap.tap_z_en = 1;
  lsm6dsv80x_tap_detection_set(&dev_ctx, tap);

配置 Tap 阈值

Z 轴 Tap 阈值对应 TAP_THS_6D 寄存器 59h。

该配置实际对应的是写入 TAP_THS_6D(59h) 寄存器的低 5 位 TAP_THS_Z4:0。在当前 ±8g 量程下，1 LSB 对应 0.25g，因此阈值 3 对应约 0.75g。

对应的驱动程序,如下所示。

  tap_ths.z = 3;
  lsm6dsv80x_tap_thresholds_set(&dev_ctx, tap_ths);

配置 Tap 时间窗口

LSM6DSV80X 的单击 / 双击识别不仅需要配置 Tap 阈值，还需要配置 Tap 识别的时间窗口。时间窗口主要用于判断一次敲击的持续时间、敲击后的静默时间，以及两次敲击之间的最大间隔。

Tap 时间窗口由 TAP_DUR 寄存器 配置，该寄存器地址为 5Ah.

bit7~bit4：DUR[3:0]

用于配置双击识别时，两次 Tap 之间允许的最大时间间隔。

bit3~bit2：QUIET[1:0]

用于配置第一次 Tap 检测后的静默时间。在 quiet time 内，不能再出现超过阈值的事件，否则可能会影响 Tap 判断。

bit1~bit0：SHOCK[1:0]

用于配置一次 Tap 允许的最大冲击持续时间。如果超过阈值的时间太长，传感器可能不会将其识别为一次有效 Tap。

在当前 ODR_XL = 480Hz 条件下，双击最大间隔约为 466.7 ms，Tap 后静默时间约为 25 ms，单次 Tap 最大冲击持续时间约为 50 ms。实际产品调试时，如果双击不容易触发，可以适当增大 tap_gap；如果单击容易被误识别为双击，可以适当调整 quiet 和 tap_gap；如果敲击动作持续时间较长但无法识别，可以适当调整 shock 参数。

对应的驱动程序,如下所示。

  tap_win.tap_gap = 7;
  tap_win.shock = 3;
  tap_win.quiet = 3;
  lsm6dsv80x_tap_time_windows_set(&dev_ctx, tap_win);

配置 Single Tap / Double Tap 检测模式

LSM6DSV80X 的单击 / 双击模式选择由 WAKE_UP_THS 寄存器 配置，该寄存器地址为 5Bh.

LSM6DSV80X 会同时支持 Single Tap 和 Double Tap 检测。

当只检测到一次有效敲击时，可以产生 Single Tap 事件；

当在设定的 TAP_DUR(5Ah) 时间窗口内连续检测到两次有效敲击时，可以产生 Double Tap 事件。

对应的驱动程序,如下所示。

  lsm6dsv80x_tap_mode_set(&dev_ctx, LSM6DSV80X_BOTH_SINGLE_DOUBLE);

设置量程和速率

  /* Set Output Data Rate.*/
  lsm6dsv80x_xl_setup(&dev_ctx, LSM6DSV80X_ODR_AT_480Hz, LSM6DSV80X_XL_HIGH_PERFORMANCE_MD);
  /* Set full scale */
  lsm6dsv80x_xl_full_scale_set(&dev_ctx, LSM6DSV80X_8g);

外部中断回调函数

当 LSM6DSV80X 检测到 Single Tap 或 Double Tap 后，INT1 引脚会产生中断信号。

void HAL_GPIO_EXTI_Rising_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
  if (GPIO_Pin == INT1_Pin) {
    thread_wake = 1;
  }
}

主程序

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
		if(thread_wake==1)
		{
			thread_wake=0;
			lsm6dsv80x_all_sources_t status;
			/* Read output only if new xl value is available */
			lsm6dsv80x_all_sources_get(&dev_ctx, &status);

			if (status.single_tap) {
				stap_event_catched = 1;
			}
			if (status.double_tap) {
				dtap_event_catched = 1;
			}		

			if (stap_event_catched) {
				stap_event_catched = 0;
        printf("Single TAP\r\n");
			}
			if (dtap_event_catched) {
        dtap_event_catched = 0;
        printf("Double TAP\r\n");
			}			
		
		}

    /* USER CODE END WHILE */

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

演示