STM32C5开发IIS3DWB10IS(2)----IIC获取震动计数据

记帖2026-09-22 8:40

STM32C5开发IIS3DWB10IS.2--IIC获取震动计数据

概述

本章介绍如何使用 STM32C542CCT6 通过 IIC 接口驱动 IIS3DWB10IS，实现三轴加速度和温度数据的轮询读取。内容包括硬件连接、CubeMX 外设配置、驱动接口移植以及传感器初始化，并完成量程和输出数据率设置。采集到的原始数据经过单位换算后，通过 USART1 输出到串口调试助手，便于观察数据变化，为后续振动监测应用开发提供基础。

需要样片的可以加qun申请：925643491 / 615061293 。

视频教程

https://www.bilibili.com/video/BV1ADeq6YEky/

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STM32C542CC，振动传感器为IIS3DWB10IS。

参考程序

https://github.com/CoreMaker-lab/STM32C542CC_IIS3DWB10IS

https://gitee.com/CoreMaker/STM32C542CC_IIS3DWB10IS

串口配置

查看原理图，PA9和PA10设置为开发板的串口。

  1. 在左侧 Peripherals 中选择 Connectivity → USART1
  2. Mode 选择 Async，表示配置为异步串口模式
  3. Function used by the component 显示为 UART，说明 USART1 在异步模式下使用 UART HAL 驱动
  4. 串口参数配置为：115200 波特率、8 位数据位、无校验、1 位停止位、收发模式
  1. GPIO Tx：USART1_TX 选择 PA9
  2. GPIO Rx：USART1_RX 选择 PA10
  3. PA9 / PA10 均配置为 Alternate 复用功能模式
  4. Pull 选择 No pull-up and no pull-down，Output type 选择 Push pull，Speed 选择 Low

通信模式

对于IIS3DWB10IS，可以使用SPI或者IIC进行通讯。

本文使用的板子原理图如下所示。

管脚定义

SPI通信模式

静态地址为 0x1A / 0x1B，取决于 SDO 引脚状态。

SPI配置

IIS3DWB10IS 通过 IIC（I²C）接口与 STM32C542CCT6 进行通信。传感器的 SPC/SCL 和 SDI/SDO/SDA 分别连接到 STM32C542CCT6 的 PB6 和 PB7，对应 I2C_SCL 时钟信号和 I2C_SDA 数据信号。SCL 和 SDA 均通过 4.7 kΩ 电阻上拉至 3.3 V。

原理图通过 0 Ω 电阻实现 SPI 与 I3C 接口切换。使用 IIC 时，应焊接 R16、R19 和 R21，不焊接 R17、R20 和 R22。

首先在 STM32CubeMX2 中进入 Peripherals 外设配置页面，在 Connectivity 分类中选择 I2C1，并将 I2C1 外设使能。

如图所示，本实验的 I2C1 配置步骤如下：

  1. 点击左侧 Peripherals 外设配置入口
  2. 在 Connectivity 分类中选择 I2C1
  3. 将 I2C1 Mode 设置为 I2C，并确认 I2C1 显示为 Active
  4. Speed frequency 设置为 Fast mode plus - 1 MHz
  5. 确认 I2C1 的 GPIO 引脚映射，SCL 为 PB6，SDA 为 PB7

CS设置

IIS3DWB10IS 的 CS 引脚连接到 STM32C542CCT6 的 PB0，SDO/TA0 引脚通过板上的 SA0 信号连接到 PA1。

在 STM32CubeMX 的 Pinout 页面中选中PA1和 PB0，在右侧勾选 GPIO，并将状态设置为 Configured，作为 IIS3DWB10IS 的 CS 控制引脚。

进入左侧 GPIO 配置页面，展开PA1和 PB0，将信号标签设置为SA0和 CS。引脚配置为输出模式（Output）。

生成项目

  1. 修改配置后，左下角会提示 Click to save，需要先保存当前工程配置
  2. 点击左侧 Project settings，进入工程生成设置页面
  3. 在 IDE Project Generation 中选择工程格式和工具链，本例选择 CMake + GCC，然后点击 Generate IDE project 生成工程

导入STM32CubeIDE

  1. 打开 STM32CubeIDE，点击菜单栏 File
  2. 选择 Import...，准备导入 STM32CubeMX2 生成的 CMake 工程
  1. 在 Import 窗口中展开 Import STM32 Project
  2. 选择 STM32 CMake Project
  3. 点击 Next，进入 CMake 工程路径选择页面
  1. Project name：填写导入到 STM32CubeIDE 中显示的工程名称
  2. Source directory：选择 STM32CubeMX2 生成的 CMake 工程目录
  3. 点击 Next，继续完成工程导入
  1. Toolchain：选择 MCU ARM GCC，表示使用 ARM GCC 工具链进行编译
  2. MCU：确认芯片型号为 STM32C542CCTx，与前面 STM32CubeMX2 中选择的 MCU 保持一致
  3. CPU/Core：确认内核为 Cortex-M33，Core 为 0
  4. 点击 Finish，完成 CMake 工程导入

设置工程编码

  1. 在 Project Explorer 中选中当前工程
  2. 点击菜单栏 Project
  3. 选择 Properties，进入工程属性设置
  1. 在工程属性中选择 Resource
  2. Text file encoding 选择 Other
  3. 编码格式输入 GBK
  4. 点击 Apply and Close 保存设置

参考程序

https://github.com/STMicroelectronics/iis3dwb10is-pid

添加对应驱动程序。

CMake设置

把iis3dwb10is_reg.c 加入 CMake 编译 。

c 复制代码 
# Stubs to be able to add compiler flag overrides, e.g. -Os
target_sources(${CMAKE_PROJECT_NAME} PRIVATE
  # Add additional source files here
  iis3dwb10is_reg.c
)

printf 输出浮点数需要额外开启 float printf 支持。

CMake 官方说明 target_link_options() 就是给可执行目标添加 linker options 的命令。

c 复制代码 
target_link_options(${CMAKE_PROJECT_NAME} PUBLIC
  # Add additional linker flags here
  -u _printf_float
)

头文件设置

添加头文件。

c 复制代码 
#include "iis3dwb10is_reg.h"
#include <stdio.h>
#include <string.h>

变量定义

c 复制代码 
/* Private define ------------------------------------------------------------*/
#define BOOT_TIME               20U
#define POLL_TIME               100U
#define RESET_TIMEOUT           100U
#define IIS3DWB10IS_I2C_ADDR     (0x1AU << 1) /* SA0 = Low; HAL address = 0x34 */

/* PB6 = I2C1_SCL, PB7 = I2C1_SDA, PB0 = CS, PA1 = SA0.
 * CubeMX: CS 推挽输出，初始 High；SA0 推挽输出，初始 Low。
 * SCL/SDA 使用外部上拉。snprintf 的小数输出需要浮点格式支持。
 */

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
static int32_t data_raw_acceleration[3];
static int16_t data_raw_temperature;
static float_t acceleration_mg[3];
static float_t temperature_degC;
static uint8_t whoamI, rst;
static uint8_t tx_buffer[200];

/* Private functions prototype -----------------------------------------------*/
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);

设置 CS、SA0 和器件地址

系统初始化完成后，调用 platform_init()，将 CS 置高、SA0 置低，再等待 20 ms。

c 复制代码 
/* Set interface pins after mx_system_init(). */
static void platform_init(void)
{
  HAL_GPIO_WritePin(CS_PORT, CS_PIN, HAL_GPIO_PIN_SET);
  HAL_GPIO_WritePin(SA0_PORT, SA0_PIN, HAL_GPIO_PIN_RESET);
  platform_delay(BOOT_TIME);
}

串口发送与延时

程序先通过 snprintf() 生成文本，再调用 tx_com() 发送。platform_delay() 直接调用 HAL 的毫秒延时接口。

c 复制代码 
/* Send data through USART1. */
static void tx_com(uint8_t *tx_buffer, uint16_t len)
{
  hal_uart_handle_t *huart1 = mx_usart1_uart_gethandle();
  if ((huart1 != NULL) && (tx_buffer != NULL) && (len != 0U))
  {
    (void)HAL_UART_Transmit(huart1, tx_buffer, len, 1000U);
  }
}

/* Platform specific delay. */
static void platform_delay(uint32_t ms)
{
  HAL_Delay(ms);
}

绑定驱动接口

在 main() 中，将 IIC 读写、延时函数及 I2C1 句柄绑定到驱动上下文。接着调用 iis3dwb10is_device_id_get() 读取芯片 ID。正常应得到 0x50；读取失败或 ID 不匹配时，程序返回错误，不进入采集循环。

芯片识别成功后，程序执行软件复位，并轮询 CTRL3 的复位位是否清零。复位状态检查设置了 100 ms 的超时阈值，避免持续等待。

c 复制代码 
  /* Initialize MEMS driver interface. */
  dev_ctx.write_reg = platform_write;
  dev_ctx.read_reg = platform_read;
  dev_ctx.mdelay = platform_delay;
  dev_ctx.handle = mx_i2c1_i2c_gethandle();

  /* Check device ID. */
  ret = iis3dwb10is_device_id_get(&dev_ctx, &whoamI);
  snprintf((char *)tx_buffer, sizeof(tx_buffer),
           "IIS3DWB10IS_ID=0x%02X, id=0x%02X\r\n",
           (unsigned int)IIS3DWB10IS_ID, (unsigned int)whoamI);
  tx_com(tx_buffer, (uint16_t)strlen((char *)tx_buffer));
  if ((ret != 0) || (whoamI != IIS3DWB10IS_ID))
  {
    return (-1);
  }

  /* Restore default configuration and wait for reset completion. */
  ret = iis3dwb10is_sw_reset(&dev_ctx);
  reset_start = HAL_GetTick();
  while (ret == 0)
  {
    ret = iis3dwb10is_read_reg(&dev_ctx, IIS3DWB10IS_CTRL3, &rst, 1U);
    if ((ret != 0) || ((rst & 0x01U) == 0U))
    {
      break;
    }
    if ((uint32_t)(HAL_GetTick() - reset_start) >= RESET_TIMEOUT)
    {
      ret = -1;
      break;
    }
    platform_delay(1U);
  }
  platform_delay(BOOT_TIME);

配置量程和输出数据率

本例将 IIS3DWB10IS 的加速度量程设置为 ±50 g，输出数据率（ODR）设置为 2.5 kHz，采用连续工作模式，并使能 X、Y、Z 三个轴。加速度数据采用 20 位有符号格式，每轴读取 4 字节。同时，使能 BDU（块数据更新）和 IF_INC（寄存器地址自动递增），以保持多字节数据读取的一致性，并支持连续读取多个寄存器。

c 复制代码 
  /* Enable XYZ axes, 20-bit output and continuous operation at 2.5 kHz. */
  xl_cfg.rounding = IIS3DWB10IS_WRAPAROUND_DISABLED;
  xl_cfg.x_axis_en = 1U;
  xl_cfg.y_axis_en = 1U;
  xl_cfg.z_axis_en = 1U;
  data_rate.burst = IIS3DWB10IS_CONTINUOS_MODE;
  data_rate.odr = IIS3DWB10IS_ODR_2KHz5;

  /* Enable address auto-increment, BDU and +/-50 g full scale.
   * Keep the sensor interface in its default Legacy IIC-capable state.
   */
  rst |= 0x04U; /* CTRL3.IF_INC */
  if ((ret != 0) ||
      (iis3dwb10is_write_reg(&dev_ctx, IIS3DWB10IS_CTRL3, &rst, 1U) != 0) ||
      (iis3dwb10is_block_data_update_set(&dev_ctx, PROPERTY_ENABLE) != 0) ||
      (iis3dwb10is_xl_full_scale_set(&dev_ctx, IIS3DWB10IS_50g) != 0) ||
      (iis3dwb10is_xl_data_config_set(&dev_ctx, xl_cfg) != 0) ||
      (iis3dwb10is_xl_data_rate_set(&dev_ctx, data_rate) != 0))
  {
    snprintf((char *)tx_buffer, sizeof(tx_buffer),
             "IIS3DWB10IS initialization error\r\n");
    tx_com(tx_buffer, (uint16_t)strlen((char *)tx_buffer));
    return (-1);
  }
  platform_delay(BOOT_TIME);

读取并显示数据

主循环先检查数据就绪状态，再读取加速度和温度。读操作成功后，才进行单位换算与串口输出；失败时提示错误，等待 100 ms 后重新读取。

c 复制代码 
  while (1)
  {
    iis3dwb10is_data_ready_t status = {0};

    /* Read ready output registers before conversion and serial output. */
    ret = iis3dwb10is_data_ready_get(&dev_ctx, &status);
    if ((ret == 0) && (status.drdy_xl != 0U))
    {
      ret = iis3dwb10is_acceleration_raw_get(&dev_ctx, data_raw_acceleration);
    }
    if ((ret == 0) && (status.drdy_temp != 0U))
    {
      ret = iis3dwb10is_temperature_raw_get(&dev_ctx, &data_raw_temperature);
    }
    if (ret != 0)
    {
      snprintf((char *)tx_buffer, sizeof(tx_buffer),
               "IIS3DWB10IS read error, retrying\r\n");
      tx_com(tx_buffer, (uint16_t)strlen((char *)tx_buffer));
      platform_delay(POLL_TIME);
      continue;
    }

    if (status.drdy_xl != 0U)
    {
      acceleration_mg[0] = iis3dwb10is_from_fs50g_to_mg(data_raw_acceleration[0]);
      acceleration_mg[1] = iis3dwb10is_from_fs50g_to_mg(data_raw_acceleration[1]);
      acceleration_mg[2] = iis3dwb10is_from_fs50g_to_mg(data_raw_acceleration[2]);
      snprintf((char *)tx_buffer, sizeof(tx_buffer),
               "Acceleration [mg]:%4.2f\t%4.2f\t%4.2f\r\n",
               (double)acceleration_mg[0], (double)acceleration_mg[1],
               (double)acceleration_mg[2]);
      tx_com(tx_buffer, (uint16_t)strlen((char *)tx_buffer));
    }
    if (status.drdy_temp != 0U)
    {
      temperature_degC = iis3dwb10is_from_lsb_to_celsius(data_raw_temperature);
      snprintf((char *)tx_buffer, sizeof(tx_buffer),
               "Temperature [degC]:%6.2f\r\n", (double)temperature_degC);
      tx_com(tx_buffer, (uint16_t)strlen((char *)tx_buffer));
    }
    platform_delay(POLL_TIME);
  }

运行效果

编译、下载程序后，打开串口调试助手并复位开发板。首先检查 ID 是否为 0x50，随后观察加速度和温度输出。

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