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標題: 飛控開發基礎-[6] STM32 SPI（六軸傳感器數據獲�。� [打印本頁]
作者: 設計開發工程    時間: 2020-3-26 18:07
標題: 飛控開發基礎-[6] STM32 SPI（六軸傳感器數據獲�。�


SPI（六軸傳感器數據獲�。�
一、ICM20602簡介
   六軸傳感器在當今智能穿戴和定位導航產品中被廣泛應用，而六軸傳感器中做的最好的要屬InvenSense公司的產品了，ICM20602便是其推出的優秀六軸傳感器之一。
ICM20602集成3軸加速度計和3軸陀螺儀，其中陀螺儀量程范圍可以選擇+/-250dps，+/-500dps，+/-1000dps和+/-2000dps這四種，而加速度計量程范圍可選擇+/-2g，+/-4g，+/-8g和+/-16g四種。
ICM20602支持高達400KHz的I2C以及高達10MHz的SPI，具有較高的接口兼容性。
ICM20602的實物圖如下所示。
ICM20602的引腳如下圖所示。
二、SPI概述
SPI是指Serial Peripheral Interface的縮寫，即串行外圍設備接口，是一種高速的、全雙工、同步的通信總線，并且在芯片的管腳上只占用四根線，節約了芯片的引腳，SPI的4條通信線為：
（1）MISO主入從出接口；
（2）MOSI主出從入接口；
（3）SCLK由主設備產生的時鐘信號；
（4）CS由主設備控制的從設備片選信號。
STM32F103的SPI的時鐘最高可達18MHz，支持DMA。
SPI主從機通信，如下圖所示：
當有多個設備掛載在SPI總線上，其接線圖如下圖所示。
單片機和外圍器件之間進行SPI同步串行數據傳輸時，在主器件的移位脈沖下，數據按位傳輸，低位在前，高位在后，為全雙工通信，數據傳輸速度總體來說比I2C總線要快，速度可達到幾Mbp，相比于其它總線，SPI協議簡單，相對數據速率高，但是SPI也有它的缺點，比如沒有指定的流控制，沒有應答機制確認是否接收到數據。

三、SPI總線協議
SPI通信需要掌握以下知識： 時鐘極性、時鐘相位以及SPI的傳輸時序。
（1）時鐘極性，SPI通過時鐘極性（CPOL）來決定在總線空閑時，同步時鐘（SCLK）信號線的電平是高電平還是低電平。當時鐘極性為0時（CPOL=0），SCLK信號線在空閑時為低電平；當時鐘極性為1時（CPOL=1），SCLK信號線在空閑時為高電平；
（2）時鐘相位，SPI通過時鐘相位（CPHA）用來決定何時進行信號采樣。當時鐘相位為1時（CPHA=1），在SCK信號線的第二個跳變沿進行采樣；這里的跳變沿究竟是上升沿還是下降沿？這取決于時鐘的極性。當時鐘極性為0時，取下降沿；當時鐘極性為1時，取上升沿；如下圖所示：
當時鐘相位為0時（CPHA=0），在SCK信號線的第一個跳變沿進行采樣。跳變沿同樣與時鐘極性有關：當時鐘極性為0時，取上升沿；當時鐘極性為1時，取下降沿；如下圖所示：
四、 SPI寄存器
在本次實驗中使用到的是STM32的硬件SPI，STM32的硬件SPI所涉及的寄存器較多，這里挑選較為重要的來講解。
（1）SPI_CR1：SPI控制寄存器1，如下圖所示：
其中SPE為SPI使能控制位，等于1時使能SPI，等于0時關閉SPI；BR[2:0]為SPI的波特率控制位，BR[2:0]等于000則波特率為fPCLK/2，等于001則波特率為fPCLK/4，等于010則波特率為fPCLK/8，等于011則波特率為fPCLK/16，等于100則波特率為fPCLK/32，等于101則波特率為fPCLK/64，等于110則波特率為fPCLK/128，等于111則波特率為fPCLK/256；MSTR為SPI主從模式選擇位，等于0時為從模式，等于1時為主模式；CPOL為SPI時鐘極性設置位，為0則空閑時鐘為低電平，為1則空閑時鐘為高電平；CPHA為SPI時鐘相位設置位，等于0時，在第一個時鐘跳邊沿開始采集，等于1時，在第2個時鐘跳邊沿開始采集。
（2）SPI_SR：SPI狀態寄存器，如下圖所示：

其中TXE是發送緩沖區狀態位，該位為0時發送緩沖區非空，為1時發送緩沖區為空；RXNE為接收緩沖區狀態位，該位為0時接收緩沖區為空，該位為1時，接收緩沖區為非空。
（3）SPI_DR：SPI數據寄存器，用于存儲接收或者發送的數據。SPI_DR的描述如下圖所示：

其中DR[15:0]存放SPI數據。
五、六軸傳感器數據獲取實驗
六軸傳感器數據獲取實驗使用STM32的硬件SPI與六軸傳感器ICM20602相連接，串口1即UART1，通過USB轉串口模塊連接電腦，把SPI獲取到的六軸數據通過串口1傳輸到電腦端的串口調試助手顯示出來。做該實驗的時候需要把視覺模組暫時取下，并且把USB轉串口的線接到視覺模組接口處。六軸傳感器ICM20602在無人機頂部的白色RGB彩燈盒里，通過軟排把SPI及供電口接出，如下圖所示。
根據原理圖，可以看到ICM20602的的SPI接口分別是：PB13、PA5、PA6、PA7，如下圖所示。

串口1的配置可以參考《串口（基礎收發），配置代碼（通過調用官方庫）
獲取ICM20602的數據代碼編寫的思路如下：

代碼思路
1
管腳配置
1、定義結構體；
2、使能時鐘；
3、填充結構體；
4、裝載結構體。
2
SPI配置
1、定義結構體；
2、使能時鐘；
3、填充結構體；
4、裝載結構體；
5、使能SPI。
3
SPI讀寫邏輯
1、讀一個字節；
2、寫一個字節。
4
ICM20602驅動
1、從傳感器讀；
2、從傳感器寫；
3、ICM20602初始化。
SPI初始化代碼如下：
SPI的讀寫代碼如下。

ICM20602的初始化代碼如下。
ICM20602的讀寫代碼如下。
這里注意要把串口的發送也配置好，這樣才能把數據發送到電腦。串口1通過USB轉串口模塊接到電腦，獲取ICM20602代碼如下。
保存、編譯、下載代碼，可以看到USB轉串口模塊在不斷地打印ICM20602的X軸加速度高8位，數據如下圖所示：


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圖片10.png

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圖片9.png
作者: 2265109256    時間: 2022-10-9 14:01
您好，可以分享一下完整代碼嗎



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