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.8–6D方向检测)

概述

该产品内置自由落体检测（Free-fall）功能，通过加速度计识别设备的失重状态。当三轴加速度的绝对值均低于设定阈值，并持续达到设定时间时，芯片产生自由落体事件，可通过 INT1 或 INT2 引脚通知 MCU。
该功能由传感器内部硬件完成，无需 MCU 持续读取加速度数据并进行判断，适用于便携设备跌落监测、事件记录及保护动作触发等场景。自由落体检测识别的是设备下落时的失重过程，不是落地时的撞击。
需要样片的可以加qun申请：925643491 / 615061293 。

视频教学

样品申请

https://www.wjx.top/vm/OhcKxJk.aspx#

源码下载

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LSM6DSK320X，磁力计为LIS2MDL。

参考程序

https://github.com/CoreMaker-lab/STM32C542_LSM6DSK320X_LIS2MDL

https://gitee.com/CoreMaker/STM32C542_LSM6DSK320X_LIS2MDL

串口配置

查看原理图，PA9和PA10设置为开发板的串口。

选择 Connectivity → USART1，设置为 Async 异步模式，波特率 115200、8 位数据、无校验、1 位停止位，启用收发模式。
串口的TX、RX 分别选择 PA9、PA10，均设置为复用模式（Alternate）、无上下拉、推挽输出，速度选择 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 Pinout 页面，将 PA1、PB2 设置为 GPIO → Configured，分别用于 SA0（I²C 地址选择）和 CS（通信接口选择）。
进入 System → GPIO，将 PA1、PB2 设置为推挽输出、无上下拉、低速，由程序控制输出电平。

板载 LIS2MDL 的 CS 引脚连接 PA6。在 Pinout 页面，将 PA6 设置为 GPIO → Configured。

进入 System → GPIO，将 PA6 命名为 CS2，设置为推挽输出、无上下拉、低速，由程序控制输出电平。

INT设置

IMU 的 INT1（Pin4）连接 STM32C542 的 PB0，用于接收陀螺仪数据就绪中断。

将 PB0 配置为输入、无上下拉，开启 EXTI0，选择下降沿触发（Falling edge），使能中断及 IRQ Handler 生成。

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

打开 STM32CubeIDE，选择 File → Import，导入 STM32CubeMX2 生成的 CMake 工程。
展开 Import STM32 Project，选择 STM32 CMake Project，点击 Next，进入工程路径选择页面。

1. Project name：填写导入到 STM32CubeIDE 中显示的工程名称
2. Source directory：选择 STM32CubeMX2 生成的 CMake 工程目录
3. 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

在 Project Explorer 中选中工程，点击 Project → Properties。
选择 Resource，将 Text file encoding 设置为 Other → GBK，点击 Apply and Close 保存。

串口 printf 重定向

在 main.c 中添加以下头文件，并在 main() 前实现 _write()，将 printf() 输出重定向到 USART1，用于打印 MEMS 数据和调试信息。

#include"mx_usart1.h"#include<stdio.h>#include<string.h>int_write(intfile,char*ptr,intlen){hal_uart_handle_t*huart1=mx_usart1_uart_gethandle();if(huart1!=NULL){HAL_UART_Transmit(huart1,ptr,len,1000);}returnlen;}

参考程序

https://github.com/STMicroelectronics/lsm6dsk320x-pid

添加对应驱动程序。

CMake设置

在 CMakeLists.txt 中，将 .c 加入编译，并添加 -u _printf_float，启用 printf() 浮点输出支持。

target_sources(${CMAKE_PROJECT_NAME}PRIVATE lsm6dsk320x_reg.c)target_link_options(${CMAKE_PROJECT_NAME}PUBLIC-u _printf_float)

驱动接口与中断回调配置

在 main.c 中引入 .h，并定义启动等待时间 BOOT_TIME 为 10 ms、读取ID。变量 whoamI 用于保存读取到的设备 ID，dev_ctx 用于绑定底层通信接口，thread_wake 用于标记中断事件。
声明 platform_write()、platform_read() 和 platform_delay()，分别实现寄存器写入、读取及延时。同时，通过 _write() 将 printf() 重定向至 USART1，方便输出检测结果。
在外部中断回调 HAL_EXTI_TriggerCallback() 中，判断中断是否来自 GPIO EXTI0，若匹配则将 thread_wake 置为 1。主循环随后读取传感器状态，判断是否发生事件。回调中仅设置标志位，寄存器读取和串口输出均在主循环中完成。

#include"lsm6dsk320x_reg.h"#defineBOOT_TIME10U#defineBOARD_EXPECTED_ID0x75Ustaticstmdev_ctx_tdev_ctx;staticvolatileuint8_tthread_wake=0;staticint32_tplatform_write(void*handle,uint8_treg,constuint8_t*bufp,uint16_tlen);staticint32_tplatform_read(void*handle,uint8_treg,uint8_t*bufp,uint16_tlen);staticvoidplatform_delay(uint32_tms);/** * @brief EXTI trigger callback */voidHAL_EXTI_TriggerCallback(hal_exti_handle_t*hexti,hal_exti_trigger_ttrigger){(void)trigger;if(HAL_EXTI_GetInstance(hexti)==HAL_EXTI_GPIO_0){thread_wake=1;}}

传感器接口初始化与设备检查

系统初始化完成后，设置 CS1、CS2 为高电平，SA0 为低电平，并将寄存器读写函数、延时函数及 I²C1 句柄绑定到 dev_ctx，建立传感器通信接口。
等待 10 ms 后，读取并通过串口打印设备 ID。当 ID 不匹配 时，程序停止运行；检查通过后，执行软件复位并再次等待 10 ms，随后使能 BDU（块数据更新），为后续检测配置做好准备。

printf("HELLO\r\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);uint8_twhoamI=0;lsm6dsk320x_if_cfg_tif_cfg={0};lsm6dsk320x_interrupt_mode_tirq={0};lsm6dsk320x_pin_int_route_tpin_int={0};/* Initialize 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();platform_delay(BOOT_TIME);/* Check device ID. */lsm6dsk320x_device_id_get(&dev_ctx,&whoamI);printf("LSM6DSK320X_ID=0x%x,id=0x%x\r\n",(unsignedint)BOARD_EXPECTED_ID,(unsignedint)whoamI);if(whoamI!=BOARD_EXPECTED_ID)while(1);/* Reset device. */lsm6dsk320x_sw_por(&dev_ctx);platform_delay(BOOT_TIME);/* Enable Block Data Update. */lsm6dsk320x_block_data_update_set(&dev_ctx,PROPERTY_ENABLE);

加速度计配置

将低量程加速度计设置为高性能模式，输出数据率（ODR）为 480 Hz，量程为 ±2 g，为检测提供加速度数据。

/* Avoid events during accelerometer filter settling. */lsm6dsk320x_filt_xl_fast_settling_set(&dev_ctx,PROPERTY_ENABLE);lsm6dsk320x_mask_trigger_xl_settl_set(&dev_ctx,PROPERTY_ENABLE);/* Low-G accelerometer: 480 Hz, +/-2 g. */lsm6dsk320x_xl_setup(&dev_ctx,LSM6DSK320X_ODR_AT_480Hz,LSM6DSK320X_XL_HIGH_PERFORMANCE_MD);lsm6dsk320x_xl_full_scale_set(&dev_ctx,LSM6DSK320X_2g);

配置中断引脚的输出方式

根据数据手册，IF_CFG 寄存器中的 PP_OD 和 H_LACTIVE 用于设置中断引脚的输出类型和有效电平。
代码先读取寄存器，修改这两个位后再写回，保留其他配置。配置完成后，INT1 在中断有效时拉低，未触发时通过上拉保持高电平。因此，MCU 对应引脚需要配置上拉，并采用下降沿触发 EXTI。

/* INT1: open-drain + active low. */lsm6dsk320x_read_reg(&dev_ctx,LSM6DSK320X_IF_CFG,(uint8_t*)&if_cfg,1);if_cfg.pp_od=1;if_cfg.h_lactive=1;lsm6dsk320x_write_reg(&dev_ctx,LSM6DSK320X_IF_CFG,(uint8_t*)&if_cfg,1);

使能基本中断并开启锁存

LIR = 1 表示中断请求采用锁存方式。发生方向变化事件后，中断请求被保留，等待 MCU 读取处理。
本例在主循环中读取 D6D_SRC 寄存器，获取方向状态并确认对应的锁存事件。清除软件变量 thread_wake 不会清除传感器内部的中断锁存。

/* Enable basic interrupts in latched mode. */irq.enable=PROPERTY_ENABLE;irq.lir=1;lsm6dsk320x_interrupt_enable_set(&dev_ctx,irq);

关闭 4D 模式，保留 Z 轴检测

本例将该位置为 0，使 X、Y、Z 三个轴的正负方向均可参与识别，形成六种方向状态。
这一步是关闭 4D 的方向限制；完整启用 6D 中断，还需要基本中断使能和 INT1 路由。

/* Disable 4D mode so all six directions remain available. */lsm6dsk320x_4d_mode_set(&dev_ctx,PROPERTY_DISABLE);

设置 6D 方向判定阈值

配置 TAP_THS_6D寄存器中的 SIXD_THS。芯片利用加速度计感知的重力分量进行方向判定，并将结果反映在方向状态位中。该阈值用于划分方向识别区域，不是相对于上一次姿态的旋转角度，也不是角度测量结果。

/* 6D orientation recognition threshold: 60 degrees. */lsm6dsk320x_6d_threshold_set(&dev_ctx,LSM6DSK320X_DEG_60);

设置中断路由

/* Route 6D event to INT1. */pin_int.sixd=PROPERTY_ENABLE;lsm6dsk320x_pin_int1_route_set(&dev_ctx,&pin_int);thread_wake=1;printf("6D orientation detection start...\r\n");

主循环

主循环持续检查中断标志 thread_wake。当标志为 1 时，先将其清零，再读取 D6D_SRC寄存器，获取方向检测结果，并确认对应的锁存中断事件。
输出表示满足设定阈值的方向状态，不是角度数值。 方向以传感器坐标轴为准，与开发板正反面及左右侧的对应关系需要根据芯片安装方向确定。

while(1){if(thread_wake){lsm6dsk320x_d6d_src_tstatus={0};thread_wake=0;/* Read 6D status and acknowledge the latched event. */if(lsm6dsk320x_read_reg(&dev_ctx,LSM6DSK320X_D6D_SRC,(uint8_t*)&status,1)!=0){thread_wake=1;platform_delay(100);continue;}if(status.d6d_ia){printf("6D detected: ");if(status.xh)printf("X+ ");if(status.xl)printf("X- ");if(status.yh)printf("Y+ ");if(status.yl)printf("Y- ");if(status.zh)printf("Z+ ");if(status.zl)printf("Z- ");printf("\r\n");}}

}

演示

当传感器触移动方向时，会产生相应事件。