STM32C5开发ISM330DHCX(2)--中断获取陀螺仪数据

记帖2026-10-23 22:22

STM32C5开发ISM330DHCX .2--中断获取陀螺仪数据

.2--中断获取陀螺仪数据)

概述

本章节介绍基于 STM32C542 的 ISM6HG256X 陀螺仪中断采集功能。通过配置 INT1 数据就绪中断，当陀螺仪产生新数据时触发 MCU 中断，读取三轴角速度数据并进行单位转换，实现高实时性的运动数据采集。

视频教学

样品申请

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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STM32C542CCT6，陀螺仪为ISM330DHCX，磁力计为LIS2MDL。

参考程序

https://github.com/CoreMaker-lab/STM32C542_ISM330DHCX_LIS2MDL

https://gitee.com/CoreMaker/STM32C542_ISM330DHCX_LIS2MDL

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. unction 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

  5. GPIO Tx：USART1_TX 选择 PA9

  6. GPIO Rx：USART1_RX 选择 PA10

  7. PA9 / PA10 均配置为 Alternate 复用功能模式

  8. Pull 选择 No pull-up and no pull-down，Output type 选择 Push pull，Speed 选择 Low

IIC配置

STM32C542CCT6通过扩展接口与传感器模块连接，其中PB6作为I²C时钟线SCL，PB7作为I²C数据线SDA

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 - 400 kHz
  5. 确认 I2C1 的 GPIO 引脚映射，SCL 为 PB6，SDA 为 PB7

CS和SA0设置

确认I2C 模式选择和地址选择：

CS 需要处于 I2C 模式对应电平

SA0 需要固定为高电平或低电平

将 PA1 和 PB2 配置为普通 GPIO。

在 STM32CubeMX2 的 Pinout 页面中，将 PA1 和 PB2 配置为普通 GPIO。

SA0：用于选择 I2C 地址

CS：用于选择通信接口模式

在右侧 Pin signals 中，将对应引脚设置为 GPIO → Configured，表示该引脚将作为普通 GPIO 使用，由用户程序控制输出高低电平。

进入 System → GPIO 配置页面，可以看到 PA1 和 PB2 已经被加入 GPIO 配置列表。

本实验中将 PB2 作为 CS 控制脚 , 将 PA1 作为 SA0 控制脚 。

由于还有一个磁力计，需要把该CS也使能。

在 STM32CubeMX2 的 Pinout 页面中，将 PA6配置为普通 GPIO。

进入 System → GPIO 配置页面， PA6 作为 CS2 控制脚 。

INT设置

硬件连接中，IMU 的 INT1（Pin4）连接至 MCU 的 PB0，用于触发陀螺仪数据更新中断。

在 Pinout 页面中，将 PB0 配置为 GPIO 输入，并开启 EXTI 功能。

在 GPIO 配置页面中，PB0 对应 EXTI0 中断线，触发方式选择 Falling edge。

开启 EXTI0 Interrupt，并生成 IRQ Handler。

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

  3. 在 Import 窗口中展开 Import STM32 Project

  4. 选择 STM32 CMake Project

  5. 点击 Next，进入 CMake 工程路径选择页面

  6. Project name：填写导入到 STM32CubeIDE 中显示的工程名称

  7. Source directory：选择 STM32CubeMX2 生成的 CMake 工程目录

  8. 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

  4. 在工程属性中选择 Resource

  5. Text file encoding 选择 Other

  6. 编码格式输入 GBK

  7. 点击 Apply and Close 保存设置

添加头文件

在 main.c 中添加头文件

c 复制代码 
#include "mx_usart1.h"
#include <stdio.h>
#include <string.h>

printf 重定向

为了让 printf() 输出到 USART1，需要重写 _write() 函数。GCC 工程中，printf() 底层会调用 _write() 输出字符，因此只需要在 _write() 中调用 HAL_UART_Transmit()，就可以把 printf() 的内容通过串口发送出去。

c 复制代码 
int _write(int file, char *ptr, int len)
{
    hal_uart_handle_t *huart1 = mx_usart1_uart_gethandle();

    if (huart1 != NULL)
    {
        HAL_UART_Transmit(huart1, ptr, len, 1000);
    }

    return len;
}

参考程序

https://github.com/CoreMaker-lab/STM32C542_ISM330DHCX_LIS2MDL

添加对应驱动程序。

CMake设置

把ism330dhcx_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
  ism330dhcx_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 "ism330dhcx_reg.h"

初始换管脚

由于需要向ISM330DHCX_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。

c 复制代码 
printf("HELLO\n");
HAL_GPIO_WritePin(CS1_PORT, CS1_PIN, HAL_GPIO_PIN_SET);
HAL_GPIO_WritePin(SA0_PORT, SA0_PIN, HAL_GPIO_PIN_RESET);
HAL_GPIO_WritePin(CS2_PORT, CS2_PIN, HAL_GPIO_PIN_SET);

变量定义

c 复制代码 
/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
#define    BOOT_TIME            15 //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 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 platform_delay(uint32_t ms);

static   uint8_t lg_xl_data_valid = 0;
static   uint8_t gyro_data_valid = 0;
static   uint8_t temp_data_valid = 0;
static   volatile uint8_t thread_wake = 0;

获取ID

我们可以向WHO_AM_I (0Fh)获取固定值，判断是否为0x6B。

对应的获取ID驱动程序,如下所示。

c 复制代码 
stmdev_ctx_t dev_ctx;
double_t lowg_xl_sum[3], gyro_sum[3], temp_sum;
uint16_t lowg_xl_cnt = 0, gyro_cnt = 0, temp_cnt = 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 = mx_i2c1_i2c_gethandle();

/* Wait sensor boot time */
platform_delay(BOOT_TIME);

/* Check device ID */
ism330dhcx_device_id_get(&dev_ctx, &whoamI);
printf("ISM330DHCX_ID=0x%x,id=0x%x\n", ISM330DHCX_ID, whoamI);
if (whoamI != ISM330DHCX_ID)
    while (1);

复位传感器

该代码首先对 传感器 进行软件复位。

c 复制代码 
/* Perform device power-on-reset */
uint8_t rst;
ism330dhcx_reset_set(&dev_ctx, PROPERTY_ENABLE);
do {
  ism330dhcx_reset_get(&dev_ctx, &rst);
} while (rst);

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_C(12h)的BDU寄存器写入1进行开启。

对应的驱动程序,如下所示

c 复制代码 
/* Enable Block Data Update */
ism330dhcx_block_data_update_set(&dev_ctx, PROPERTY_ENABLE);

配置输出数据率与测量量程

该代码用于配置加速度计和陀螺仪的基本采样参数：

● 将加速度计和陀螺仪的输出数据率均设置为 104 Hz，即每秒产生约 104 组新的传感器数据

● 将加速度计量程设置为 ±2 g。

● 将陀螺仪量程设置为 ±2000 dps。

对应程序如下所示。

c 复制代码 
/* Set Output Data Rate */
ism330dhcx_xl_data_rate_set(&dev_ctx, ISM330DHCX_XL_ODR_104Hz);
ism330dhcx_gy_data_rate_set(&dev_ctx, ISM330DHCX_GY_ODR_104Hz);

/* Set full scale */
ism330dhcx_xl_full_scale_set(&dev_ctx, ISM330DHCX_2g);
ism330dhcx_gy_full_scale_set(&dev_ctx, ISM330DHCX_2000dps);

配置加速度计低通滤波器

该代码用于配置数字滤波链，选择 LPF1 + LPF2 低通滤波路径：

c 复制代码 
/* Configure filtering chain */
ism330dhcx_xl_filter_lp2_set(&dev_ctx, PROPERTY_ENABLE);
ism330dhcx_gy_filter_lp1_set(&dev_ctx, PROPERTY_ENABLE);
ism330dhcx_gy_lp1_bandwidth_set(&dev_ctx, ISM330DHCX_ULTRA_LIGHT);

lowg_xl_sum[0] = lowg_xl_sum[1] = lowg_xl_sum[2] = 0.0;
gyro_sum[0] = gyro_sum[1] = gyro_sum[2] = 0.0;
temp_sum = 0.0;

外部中断回调函数

当 传感器 的 INT1 引脚产生中断信号后，MCU 进入 EXTI 中断处理流程，并调用 HAL_EXTI_TriggerCallback()。

c 复制代码 
void HAL_EXTI_TriggerCallback(hal_exti_handle_t *hexti,
                              hal_exti_trigger_t trigger)
{
    if (HAL_EXTI_GetInstance(hexti) == HAL_EXTI_GPIO_0)
    {
        thread_wake = 1;
    }
}

中断配置

传感器 支持 High-G 加速度计独立数据就绪中断。通过配置 drdy_hg_xl 使能 High-G XL 数据更新中断，并将中断信号映射到 INT1 引脚。当传感器完成一次高 G 加速度采样后，INT1 输出中断信号，MCU 通过 EXTI 外部中断响应，并读取最新 High-G 加速度数据。

c 复制代码 
ism330dhcx_pin_int1_route_t pin_int = {0};

/* INT1: open-drain + active low (matches falling-edge EXTI on PB0) */
ism330dhcx_pin_mode_set(&dev_ctx, ISM330DHCX_OPEN_DRAIN);
ism330dhcx_pin_polarity_set(&dev_ctx, ISM330DHCX_ACTIVE_LOW);
/* latch interrupt until status registers are read */
ism330dhcx_int_notification_set(&dev_ctx, ISM330DHCX_ALL_INT_LATCHED);
/* enable data ready interrupt on INT1 */
pin_int.int1_ctrl.int1_drdy_xl = PROPERTY_ENABLE;
pin_int.int1_ctrl.int1_drdy_g = PROPERTY_ENABLE;
ism330dhcx_pin_int1_route_set(&dev_ctx, &pin_int);

读取传感器数据

当 INT1 中断触发后，thread_wake 被置位。主循环检测到该标志后，通过 ism330dhcx_status_reg_get() 读取传感器数据就绪状态，并分别判断 Low-G 加速度、High-G 加速度、陀螺仪以及温度数据是否更新。

c 复制代码 
while (1) {
    if (thread_wake) {
      ism330dhcx_status_reg_t status;


      thread_wake = 0;

      /* Read output only if new xl value is available */
      ism330dhcx_status_reg_get(&dev_ctx, &status);

      lg_xl_data_valid = status.xlda;
      gyro_data_valid = status.gda;
      temp_data_valid = status.tda;

      if (lg_xl_data_valid) {
        lg_xl_data_valid = 0;

        /* Read acceleration field data */
        memset(data_raw_motion, 0x00, 3 * sizeof(int16_t));
        ism330dhcx_acceleration_raw_get(&dev_ctx, data_raw_motion);
        acceleration_mg[0] = ism330dhcx_from_fs2g_to_mg(data_raw_motion[0]);
        acceleration_mg[1] = ism330dhcx_from_fs2g_to_mg(data_raw_motion[1]);
        acceleration_mg[2] = ism330dhcx_from_fs2g_to_mg(data_raw_motion[2]);

        lowg_xl_sum[0] += acceleration_mg[0];
        lowg_xl_sum[1] += acceleration_mg[1];
        lowg_xl_sum[2] += acceleration_mg[2];
        lowg_xl_cnt++;
      }

      /* Read output only if new gyro value is available */
      if (gyro_data_valid) {
        gyro_data_valid = 0;

        /* Read angular rate field data */
        memset(data_raw_motion, 0x00, 3 * sizeof(int16_t));
        ism330dhcx_angular_rate_raw_get(&dev_ctx, data_raw_motion);
        angular_rate_mdps[0] = ism330dhcx_from_fs2000dps_to_mdps(data_raw_motion[0]);
        angular_rate_mdps[1] = ism330dhcx_from_fs2000dps_to_mdps(data_raw_motion[1]);
        angular_rate_mdps[2] = ism330dhcx_from_fs2000dps_to_mdps(data_raw_motion[2]);

        gyro_sum[0] += angular_rate_mdps[0];
        gyro_sum[1] += angular_rate_mdps[1];
        gyro_sum[2] += angular_rate_mdps[2];
        gyro_cnt++;
      }

      if (temp_data_valid) {
        temp_data_valid = 0;

       /* Read temperature data */
        memset(&data_raw_temperature, 0x00, sizeof(int16_t));
        ism330dhcx_temperature_raw_get(&dev_ctx, &data_raw_temperature);
        temperature_degC = ism330dhcx_from_lsb_to_celsius(data_raw_temperature);
        temp_sum += temperature_degC;
        temp_cnt++;
      }
    }

    if (lowg_xl_cnt >= CNT_FOR_OUTPUT) {
      /* print avg low-g xl data */
      acceleration_mg[0] = lowg_xl_sum[0] / lowg_xl_cnt;
      acceleration_mg[1] = lowg_xl_sum[1] / lowg_xl_cnt;
      acceleration_mg[2] = lowg_xl_sum[2] / lowg_xl_cnt;

      printf("lg xl (avg of %d samples) [mg]:%4.2f\t%4.2f\t%4.2f\r\n",
              lowg_xl_cnt, acceleration_mg[0], acceleration_mg[1], acceleration_mg[2]);
      lowg_xl_sum[0] = lowg_xl_sum[1] = lowg_xl_sum[2] = 0.0;
      lowg_xl_cnt = 0;

      /* print avg gyro data */
      angular_rate_mdps[0] = gyro_sum[0] / gyro_cnt;
      angular_rate_mdps[1] = gyro_sum[1] / gyro_cnt;
      angular_rate_mdps[2] = gyro_sum[2] / gyro_cnt;

      printf("gyro (avg of %d samples) [mdps]:%4.2f\t%4.2f\t%4.2f\r\n",
              gyro_cnt, angular_rate_mdps[0], angular_rate_mdps[1], angular_rate_mdps[2]);
      gyro_sum[0] = gyro_sum[1] = gyro_sum[2] = 0.0;
      gyro_cnt = 0;

      /* print avg temperature data */
      temperature_degC = temp_sum / temp_cnt;
      printf("Temperature (avg of %d samples) [degC]:%6.2f\r\n\r\n",
              temp_cnt, temperature_degC);
      temp_cnt = 0;
      temp_sum = 0.0;
   }
}

演示

实测平放时Low-g输出约1g，而High-g通道因优化于冲击检测，不适合作为重力测量使用。

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