STM32F429-DISC1上的陀螺儀表現異常

Question

我在STM32世界中是一個新手，我在STM32F429-DISC1板上的板載L3GD20陀螺儀上遇到問題。

我在使其運行時遇到了麻煩（即使在重置或掉電之后，陀螺儀仍在不斷發送相同的數據），並且在最終設法使其工作（通過多次發送指令）后，我看到了奇怪的結果（兩者都x軸，y和z）（請參見下圖）。

我會丟失某些東西，還是應該對原始數據進行某些處理以使數據平滑？ IC是否可能有缺陷？

我正在將STM32的Atollic TrueStudio v9.0與STM32F429-DISC1一起使用。

這是我的代碼：

#include "stm32f4xx.h"
#include "stm32f429i_discovery.h"
#include "stdio.h"
volatile uint32_t elapsed = 0;

#define CS_gyro_start   GPIO_ResetBits( GPIOC, GPIO_Pin_1 )
#define CS_gyro_stop    GPIO_SetBits( GPIOC, GPIO_Pin_1 )

void DelayMS( int time ){
    elapsed = time;
    while( elapsed > 0 );
}

void SysTick_Handler(){
    if( elapsed > 0 ) --elapsed;
}

void SendChar( char ch ){
    while( USART_GetFlagStatus( USART1, USART_FLAG_TXE ) == RESET ){}
    USART_SendData( USART1, ch );
}
void sendString( const char *s ){
    while( *s ){
        SendChar( *s++ );
    }
}
int _write( int file, char *ptr, int len ){
    sendString( ptr );
return len;
}  //sadly this doesn't work with float variables


void initialize( void ){
    RCC_AHB1PeriphClockCmd( RCC_AHB1Periph_GPIOA |
                            RCC_AHB1Periph_GPIOC |
                            RCC_AHB1Periph_GPIOF, ENABLE );

    RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_SPI5 |
                            RCC_APB2Periph_SYSCFG |
                            RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE );

    GPIO_InitTypeDef        gpio;
    USART_InitTypeDef       usart;
    SPI_InitTypeDef         spi;

    GPIO_StructInit(    &gpio );
    USART_StructInit(   &usart );
    SPI_StructInit(     &spi );

//usart
    GPIO_PinAFConfig( GPIOA, GPIO_PinSource10, GPIO_AF_USART1 );
    GPIO_PinAFConfig( GPIOA, GPIO_PinSource9, GPIO_AF_USART1 );

    gpio.GPIO_Mode =        GPIO_Mode_AF;
    gpio.GPIO_OType =       GPIO_OType_PP;
    gpio.GPIO_PuPd =        GPIO_PuPd_NOPULL;
    gpio.GPIO_Pin =         GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10;
    GPIO_Init( GPIOA, &gpio );

    usart.USART_BaudRate =  115200;
    USART_Init( USART1, &usart );

    USART_Cmd( USART1, ENABLE );

//spi
    GPIO_PinAFConfig( GPIOF, GPIO_PinSource7, GPIO_AF_SPI5 );
    GPIO_PinAFConfig( GPIOF, GPIO_PinSource9, GPIO_AF_SPI5 );
    GPIO_PinAFConfig( GPIOF, GPIO_PinSource8, GPIO_AF_SPI5 );

    //SS
    gpio.GPIO_Pin =     GPIO_Pin_1;
    gpio.GPIO_Mode =    GPIO_Mode_OUT;
    gpio.GPIO_OType =   GPIO_OType_PP;
    gpio.GPIO_PuPd =    GPIO_PuPd_NOPULL;
    GPIO_Init( GPIOC, &gpio );
    GPIO_SetBits( GPIOC, GPIO_Pin_1 );

    //SCK, MOSI
    gpio.GPIO_Pin =     GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_7;
    gpio.GPIO_OType =   GPIO_OType_PP;
    gpio.GPIO_Mode =    GPIO_Mode_AF;
    gpio.GPIO_Speed =   GPIO_Speed_50MHz;
    gpio.GPIO_PuPd =    GPIO_PuPd_NOPULL;
    GPIO_Init( GPIOF, &gpio );

    //MISO
    gpio.GPIO_Pin =     GPIO_Pin_8;
    gpio.GPIO_OType =   GPIO_OType_PP;
    gpio.GPIO_Mode =    GPIO_Mode_AF;
    gpio.GPIO_Speed =   GPIO_Speed_50MHz;
    gpio.GPIO_PuPd =    GPIO_PuPd_NOPULL;
    GPIO_Init( GPIOF, &gpio );

    spi.SPI_Mode =                  SPI_Mode_Master;
    spi.SPI_NSS =                   SPI_NSS_Soft;
    spi.SPI_BaudRatePrescaler =     SPI_BaudRatePrescaler_256;
    SPI_Init( SPI5, &spi );
    SPI_Cmd( SPI5, ENABLE );

}


uint8_t SPI_sendByte( uint8_t byte_ ){
    while( SPI_I2S_GetFlagStatus( SPI5, SPI_I2S_FLAG_TXE ) == RESET ){}
    SPI_I2S_SendData( SPI5, byte_ );

    while( SPI_I2S_GetFlagStatus( SPI5, SPI_I2S_FLAG_RXNE ) == RESET ){}
return SPI_I2S_ReceiveData( SPI5 );
}

void SPI_writeData( uint8_t address, uint8_t byteToWrite ){
    CS_gyro_start;
        SPI_sendByte( address );
        SPI_sendByte( byteToWrite );
    CS_gyro_stop;
}

void GetGyroValues( uint16_t *x, uint16_t *y, uint16_t *z ){
    CS_gyro_start;
        SPI_sendByte( 0x29 | 0x80 );
        *x = SPI_sendByte( 0xff );
    CS_gyro_stop;
    CS_gyro_start;
        SPI_sendByte( 0x28 | 0x80 );
        *x |= (SPI_sendByte( 0xff ) << 8);
    CS_gyro_stop;

    CS_gyro_start;
        SPI_sendByte( 0x2B | 0x80 );
        *y = SPI_sendByte( 0xff );
    CS_gyro_stop;
    CS_gyro_start;
        SPI_sendByte( 0x2A | 0x80 );
        *y |= (SPI_sendByte( 0xff ) << 8);
    CS_gyro_stop;

    CS_gyro_start;
        SPI_sendByte( 0x2D | 0x80 );
        *z = SPI_sendByte( 0xff );
    CS_gyro_stop;
    CS_gyro_start;
        SPI_sendByte( 0x2C | 0x80 );
        *z |= (SPI_sendByte( 0xff ) << 8);
    CS_gyro_stop;
}

int main( void ){
    SysTick_Config( SystemCoreClock / 1000 );
    initialize();

    SPI_writeData(0x20, 0xff);  //power on, settings from TM-library & datasheet
    SPI_writeData(0x21, 0x00);  //high-pass filter settings
    SPI_writeData(0x24, 0x10);  //high-pass filter en
    SPI_writeData(0x23, 0x20);  //scale 2000

    uint16_t x, y, z;
    while( 1 ){
        GetGyroValues( &x, &y, &z );
        printf( "x: %d\r\n", x );

        DelayMS( 100 );

    }
}


uint32_t sEE_TIMEOUT_UserCallback(void)
{
  /* TODO, implement your code here */
  while (1)
  {
  }
}//   This is required by Atollic

這是顯示x軸變化的示例圖。 （發現板大致處於45度，當處於0度時-放下，則輸出是穩定的65000）

Answer 1

從L3GD20應用筆記中 ：

注意最后一部分“表示為二進制補碼” ； 您錯誤地將數據解釋為unsigned 。 值似乎在零附近徘徊； 或實際上看起來好像您將它不穩定地保持在某個位置，但是肯定不會以穩定的速度連續旋轉它。 該設備是陀螺儀，而不是加速度計 。 它測量的是角速度， 而不是加速度（或傾斜度-即由於重力引起的加速度）。 靜止時，所有軸都期望為零。 您的圖形顯示的可能是您的手在試圖將其保持45度時搖動。

void GetGyroValues( int16_t *x, int16_t *y, int16_t *z )

應該會更成功，當然：

    int16_t x, y, z;

您可以通過積分角速度而不是絕對角度來獲得近似的角度變化量度。 即使那樣，您可能也必須經常校准零-積分中的一個很小的非零偏差將表現為錯誤的緩慢旋轉。

Answer 2

從數據表L3GD20的表17開始，OUT_XL位於地址0x28，而OUT_XH位於地址0x29。 因此，您必須左移地址0x29而不是0x28的值，反之亦然。 這也包含Y和Z值。

void GetGyroValues( int16_t *x, int16_t *y, int16_t *z ){
    CS_gyro_start;
    SPI_sendByte( 0x28 | 0x80 );
    *x = SPI_sendByte( 0xff );
    CS_gyro_stop;
    CS_gyro_start;
    SPI_sendByte( 0x29 | 0x80 );
    *x |= (SPI_sendByte( 0xff ) << 8);
    CS_gyro_stop;

    CS_gyro_start;
    SPI_sendByte( 0x2A | 0x80 );
    *y = SPI_sendByte( 0xff );
    CS_gyro_stop;
    CS_gyro_start;
    SPI_sendByte( 0x2B | 0x80 );
    *y |= (SPI_sendByte( 0xff ) << 8);
    CS_gyro_stop;

    CS_gyro_start;
    SPI_sendByte( 0x2C | 0x80 );
    *z = SPI_sendByte( 0xff );
    CS_gyro_stop;
    CS_gyro_start;
    SPI_sendByte( 0x2D | 0x80 );
    *z |= (SPI_sendByte( 0xff ) << 8);
    CS_gyro_stop;
}