《DNESP32P4开辟指南_V1.0》第三十四章 QMI8658A实验

第三十四章 QMI8658A实验
本章，我们将先容一款高性价比六轴（三轴角速率（陀螺仪）+三轴加快度）传感器：QMI8658A，该传感器可广泛用于四轴、平衡车和空中鼠标等计划，性价比极高，具有非常广泛的应用范围。我们将继承使用ESP32-P4的硬件IIC接口去驱动板载QMI8658A传感器，读取其原始数据，并把原始数据转换为pitch俯仰角、roll翻滚角和yaw偏航角，终极表现在LCD上。
本章分为如下几个末节：
34.1 QMI8658A先容
34.2 硬件计划
34.3 步伐计划
34.4 下载验证
34.1 QMI8658A先容
QMI8658A内部集成有3轴陀螺仪和3轴加快度计，可以通过I3C、I2C和3线或4线SPI的接口和单片机举行数据交互，传输速率可达400kHZ/s。陀螺仪的角速率丈量范围最高达±2048°/s，具有良好的动态相应特性。加快度计的丈量范围最大为±16g（g为重力加快度），静态丈量精度高。
QMI8658A的特点包罗：1、陀螺仪13 mdps/Hz的低噪声，低耽误，宽带宽；2、150μg/Hz的加快度计噪声；3、自带一个温度数字传感器；4、可编程数字滤波器；5、集成计步器，轻拍，恣意活动，移动，显着活动检测；5、自带1536字节FIFO可用于缓冲传感器数据，低落体系功耗；6、超小封装尺寸：2.5×3.0×0.86mm(LGA)。
QMI8658A传感器的检测轴如图34.1.1所示：

图34.1.1QMI8658A检测轴及其方向
QMI8658A的内部框图如图34.1.2所示：

图34.1.2 QMI8658A框图
QMI8658A的引脚分析如下表所示。

表34.1.1 QMI8658A引脚分析
QMI8658A和主控芯片只必要毗连SCL、SDA和INT，就可以实现驱动。其SCL和SDA同24C02、XL9555、AP3216C共用，毗连在IO32和IO33上，INT脚毗连在XL9555的IO1_4上。
34.1.1 QMI8658A寻址
要举行IIC通讯，起首得知道器件地点，QMI8658A器件地点是7位的，详细格式如下表。

表34.1.1.1 QMI8658A地点格式

QMI8658A的器件地点会由SA0决定的，简朴来说，由SA0引脚现实的硬件毗连决定。ESP32-P4开辟板上的QMI8658A电路中，SA0是毗连到3V3即高电平，以是QMI8658A的器件地点为“1101011”即0x6B。读使用地点就为0xD7（0x6B  8) & 0XFF;    tbuf[3] = aacy & 0XFF;    tbuf[4] = (aacz >> 8) & 0XFF;    tbuf[5] = aacz & 0XFF;    tbuf[6] = (gyrox >> 8) & 0XFF;    tbuf[7] = gyrox & 0XFF;    tbuf[8] = (gyroy >> 8) & 0XFF;    tbuf[9] = gyroy & 0XFF;    tbuf[10] = (gyroz >> 8) & 0XFF;    tbuf[11] = gyroz & 0XFF;    /* 无磁力计数据,以是这里直接屏蔽掉.用0替换. */    tbuf[12]=0;                 tbuf[13]=0;    tbuf[14]=0;    tbuf[15]=0;    tbuf[16]=0;    tbuf[17]=0;    usart0_niming_report(0X02, tbuf, 18);       /* 自界说帧,0X02 */}/** * @brief       通过串口1上报结算后的姿态数据给电脑 * @param       roll: 横滚角.单位0.1度。 -9000 -> 9000 对应 -90.00  ->  90.00度 * @param       pitch: 俯仰角.单位 0.1度。-18000 -> 18000 对应 -180.00 -> 180.00 度 * @param       yaw: 航向角.单位为0.1度 -18000 -> 18000  对应 -180.00 -> 180.00 度 * @param       prs: 气压计高度,单位:cm * @param       fly_mode : 飞行模式 * @param       armed: 锁定状态 * @retval      无  */void usart0_report_imu(short roll, short pitch, short yaw, int prs, uint8_t fly_mode, uint8_t armed){    uint8_t tbuf[12];      tbuf[0] = (roll >> 8) & 0XFF;    tbuf[1] = roll & 0XFF;    tbuf[2] = (pitch >> 8) & 0XFF;    tbuf[3] = pitch & 0XFF;    tbuf[4] = (yaw >> 8) & 0XFF;    tbuf[5] = yaw & 0XFF;    tbuf[6] = (prs >> 24) & 0XFF;    tbuf[7] = (prs >> 16) & 0XFF;    tbuf[8] = (prs >> 8) & 0XFF;    tbuf[9] = prs & 0XFF;    tbuf[10] = fly_mode;    tbuf[11] = armed;    usart0_niming_report(0X01, tbuf, 12);   /* 状态帧,0X01 */}void app_main(void){    esp_err_t ret;    uint8_t t = 0;    uint8_t key;    uint8_t report = 0;    float gyro[3];    float accel[3];    float euler_angle[3] = {0, 0, 0};    ret = nvs_flash_init();     /* 初始化NVS */    if(ret == ESP_ERR_NVS_NO_FREE_PAGES || ret == ESP_ERR_NVS_NEW_VERSION_FOUND)    {        ESP_ERROR_CHECK(nvs_flash_erase());        ESP_ERROR_CHECK(nvs_flash_init());    }    led_init();             /* LED初始化 */    key_init();             /* KEY初始化 */    lcd_init();             /* LCD屏初始化 */    uart0_init(115200);     /* 初始化UART */    lcd_show_string(30, 50,  200, 16, 16, "ESP32-P4", RED);    lcd_show_string(30, 70,  200, 16, 16, "QMI8658A TEST", RED);    lcd_show_string(30, 90,  200, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED);    lcd_show_string(30, 110, 200, 16, 16, "BOOT:UPLOAD ON/OFF", RED);    while (qmi8658_init() != 0)     /* 初始化QMI8658A */    {        lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "QMI8658A Error!", RED);        vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(200));        lcd_fill(30, 130, 239, 156, WHITE);        vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(200));    }    lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "QMI8658A Ready!", RED);    lcd_show_string(30, 150, 200, 16, 16, "UPLOAD OFF", BLUE);    lcd_show_string(30, 170, 200, 16, 16, " Temp:    . C", BLUE);    lcd_show_string(30, 190, 200, 16, 16, "itch:    . C", BLUE);    lcd_show_string(30, 210, 200, 16, 16, " Roll:    . C", BLUE);    lcd_show_string(30, 230, 200, 16, 16, "  Yaw:    . C", BLUE);    while (1)    {        qmi8658_read_xyz(accel, gyro);        key = key_scan(0);        if (key == BOOT_PRES)       /* 0.2秒左右更新一次三轴原始值 */        {            /* 切换匿名数据上报开关 */            report = !report;            if (report == 0)            {                lcd_show_string(30, 150, 200, 16, 16, "UPLOAD OFF", BLUE);            }            else            {                lcd_show_string(30, 150, 200, 16, 16, "UPLOAD ON ", BLUE);            }        }        /* 获取并表现温度 */        show_data(30, 170, qmi8658_get_temperature());        /* 获取并表现欧拉角 */        if (g_imu_init)        {            imu_get_eulerian_angles(accel, gyro, euler_angle, IMU_DELTA_T);            show_data(30, 190, euler_angle[0]);            show_data(30, 210, euler_angle[1]);            show_data(30, 230, euler_angle[2]);                        if (report != 0)            {                /* 上报匿名状态帧 */                qmi8658a_send_data(accel[0], accel[1], accel[2], gyro[0],                 gyro[1], gyro[2]);  /* 发送加快度+陀螺仪原始数据 */                /* Pitch和Roll角位置变更 */                usart0_report_imu((int)(euler_angle[1] * 100), (int)(euler_angle[0]*100), (int)(euler_angle[2]*100), 0, 0, 0);             }        }                t++;        if (t == 100)        {            t = 0;            LED0_TOGGLE();        }                vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(10));    }}[/code]这部分代码除了app_main函数，尚有几个函数，用于上报数据给上位机软件，使用上位机软件表现传感器波形以及3D姿态表现，有助于更好的调试QMI8658A。上位机软件使用ANO_TC匿名科创地面站v4.exe，该软件在：开辟板光盘→6，软件资料→软件→5，其他软件→匿名地面站文件夹里可以找到，该软件的使用方法，见该文件夹下的：飞控通讯协议v1.3-0720.pdf，这里我们不做先容。此中，usart0_niming_report函数用于将数据打包、盘算校验和，然后上报给匿名地面站上位机软件。qmi8658a_send_data函数用于上报加快度和陀螺仪的原始数据，可用于波形表现传感器数据，通过传感器帧（0X02）发送。而uasrt0_report_imu函数，则用于发送匿名状态帧，可以及时3D表现QMI8658A的姿态，传感器数据等，通过状态帧（0X01）发送。
在app_main函数中，设置一个while循环去初始化QMI8658A，若QMI8658A乐成被初始化，步伐便可往下实行。在while循环中会调用qmi8658_read_xyz和qmi8658_get_temperature函数读取加快度计、陀螺仪和温度，然后imu_get_eulerian_angles函数会根据加快度计和陀螺仪的值举行运算得出欧拉角。若按下BOOT按键便可以开启数据上传功能，通过上位机（ANO_TC匿名科创地面站）可以及时表现QMI8658A的传感器状态曲线，并表现3D姿态。
34.4 下载验证
将步伐下载到开辟板后，可以看到LED0不绝的闪灼，提示步伐已经在运行了。LCD表现的内容如下图所示：

图34.4.1 QMI8658A实验步伐运行效果图
屏幕表现了QMI8658A的温度、俯仰角（Pitch）、横滚角（Roll）和航向角（Yaw）的数值。然后，我们可以晃动开辟板，看看各角度的厘革。
别的，模块默认是关闭状态，通过按下BOOT可以开启或关闭数据上报，在开启状态下，我们可以打开：ANO_TC匿名科创地面站v4.exe这个软件，汲取ESP32-P4上传的数据，从而图形化表现飞行姿态，如图34.4.2所示：

图34.4.2 飞控状态表现