三轴加速度计开发测量倾斜度

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下图显示用于倾斜测量的加速度计的单一感应轴。

下图显示用于倾斜测量的加速度计的单一感应轴。

加速度计的单轴(360°旋转)显示在下图中。

当使用双轴倾斜传感方法时,用户应了解在两种不同的情况下,这种方法可能会限制总体精度,甚至阻止倾斜计算。 例A:绕虚线箭头将加速度计逆时针旋转β角度。当β小于 45°时,X轴灵敏度较 高,Y轴灵敏度较低。当β大于 45°时,X轴灵敏度较低,Y轴灵敏度较高。因此,如果使用两轴方法,通常建议根据正交轴±1 g条件计算角度。 例B:在此位置,X轴和Y轴的灵敏度都很高。但是,如果不借助第三个轴(例如Z 轴),就不可能区分30°的倾斜角和150°的倾斜角,因为X轴在这两个倾斜角度具有相同的输出。

借助三轴加速度计,用户可以组合使用Z轴与X轴和Y轴进行倾斜感应,以提高倾斜灵敏度和精度。 有两种方法计算图 5中的三个倾角。第一种方法是利用基本三角函数公式3、4和5,其中Ax1、Ay1和Az1是将加速度计校准应用到原始测量数据后得到的值(Ax、Ay、Az):

第二种方法是利用三角函数公式6和7计算俯仰和滚转倾斜角,在360度旋转时保持恒定灵敏度。

对于LIS2DW12,可以使用SPI或者IIC进行通讯。 最小系统图如下所示。

在CS管脚为1的时候,为IIC模式。

本文使用的板子原理图如下所示。

对应的IIC接口如下所示。 主要使用的管脚为CS、SCL、SDA、SA0。

该模块支持的速度为普通模式(100k)和快速模式(400k)。

查看原理图,PB6和PB7设置为开发板的串口。

配置串口。

配置IIC为快速模式,速度为400k。

打开魔术棒,勾选MicroLIB

所以使能CS为高电平,配置为IIC模式。 配置SA0为高电平。

我们可以向WHO_AM_I (0Fh)获取固定值,判断是否为0x44。

lis2dw12_device_id_get为获取函数。

对应的获取ID驱动程序,如下所示。

lis2dw12_reset_set为重置函数。

对应的驱动程序,如下所示。

对应的驱动程序,如下所示。

对应的驱动程序,如下所示。

lis2dw12_data_rate_set(&dev_ctx, LIS2DW12_XL_ODR_25Hz);:设置加速度计的输出数据速率为每秒25次。输出数据速率决定了传感器多久采集一次数据,并影响数据的实时性和功耗。

检查新数据是否可用: lis2dw12_flag_data_ready_get(&dev_ctx, ®);:这个函数调用检查加速度计是否有新的数据可读。如果有新数据,reg 变量将被设置为非零值。 主要为读取STATUS (27h)的DRDY位。

如果 reg 是非零的,说明有新的加速度数据可读。 lis2dw12_acceleration_raw_get(&dev_ctx, data_raw_acceleration);:这个函数调用实际读取加速度计的原始数据,并存储在 data_raw_acceleration 数组中。 数据在28h-2Dh中。

加速度数据首先以原始格式(通常是整数)读取,然后需要转换为更有意义的单位,如毫重力(mg)。这里的转换函数 lis2dw12_from_fs2_to_mg() 根据加速度计的量程(这里假设为±2g)将原始数据转换为毫重力单位。 acceleration_mg[0] = lis2dw12_from_fs2_to_mg(data_raw_acceleration[0]); 等三行代码分别转换 X、Y、Z 轴的加速度数据。

● LIS2DW12 加速度计通常会有一个固定的位分辨率,比如 16 位(即输出值是一个 16 位的整数)。这意味着加速度计可以输出的不同值的总数是 2^16=65536。这些值均匀地分布在 -2g 到 +2g 的范围内。 ● 因此,这个范围(4g 或者 4000 mg)被分成了 65536 个步长。 ● 每个步长的大小是 4000 mg/65536≈0.061 mg/LSB 所以,函数中的乘法 ((float_t)lsb) * 0.061f 是将原始的整数值转换为以毫重力(mg)为单位的加速度值。这个转换对于将加速度计的原始读数转换为实际的物理测量值是必需的。

在平放时候数据如下所示。

审核编辑 黄宇

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