标签: 三轴传感器

01 概述 SC7A20 是一款高精度 12bit 数字三轴加速度传感器芯片，内置功能更丰富，功耗更低，体积更小，测量更精确。 芯片通过 I²C/SPI 接口与 MCU 通信，加速度测量数据以中断方式或查询方式获取。INT1 和 INT2 中断管脚提供多种内部自动检测的中断信号，适应多种运动检测场合， 中断源包括 6D/4D 方向检测中断信号、自由落体检测中断信号、睡眠和唤醒检测中断信号、单击和双击检测中断信号 。 芯片内置高精度校准模块，对传感器的失调误差和增益误差进行精确补偿。±2G、±4G、±8G 和±16G 四种可调整的全量程测量范围，灵活测量外部加速度，输出数据率 1HZ 和 400HZ 间可选。芯片内置自测试功能允许客户系统测试时检测系统功能，省去复杂的转台测试。芯片内置产品倾斜校准功能，对贴片和板卡安装导致的倾斜进行补偿，不占系统资源，系统文件升级不影响传感器参数。 02 工作模式 三种工作模式：正常模式（Normal mode）、掉电模式（Power Down）、低功耗模式（Lowpower），正常模式能保证更高的三轴输出数据精度，低功耗模式能减少电流消耗。根据 SC7660/SC7A20 规格书，XYZ 三轴的数据输出速率（ODR）、XYZ 三轴的数据使能控制（Xen、Yen、Zen）及工作模式的选择（Operating Modes）可通过寄存器 CTRL_REG1(20h)和寄存器 CTRL_REG4(23h)的 HR 来控制实现设置，如表 1、表 2 所示。 正常模式（Normal） 在此模式下，能保证更好的数据采样精度，XYZ 三轴的数据可按照设置好的 ODR（数据更新率）周期性的输出三轴数据寄存器。 掉电模式（Power Down） 在此模式下，除了 IIC 和 SPI 外所有的内部模块都被关闭以节省功耗，所有寄存器之前配置过的参数数据都被保存，而三轴输出的数据寄存器的数据不再更新，仍维持上一次正常工作时采样的数据。 低功耗（Low Power）模式 此模式的主要特点是功耗低，数据输出情况和正常模式一致，三轴数据可按照设置好的ODR 周期性地输出三轴数据。 03 三轴数据读取操作 3.1 查询状态寄存器 STATUS 并读取数据 当有 X、Y、Z 轴有数据更新时，对应状态标识寄存器 STATUS_REG(27h)的 ZYXDA、ZDA、YDA、XDA 位会自动置 1，此时可直接读取三轴数据寄存器 OUT_X_L(28H)、OUT_X_H(29H)、OUT_Y_L(2AH)、OUT_Y_H(2BH)、OUT_Z_L(2CH)、OUT_Z_H(2DH)，以上寄存器全部读取操作完成后，状态标识寄存器 STATUS_REG 的 ZYXDA、ZDA、YDA、XDA 位才能自动清 0。若在数据读取前，数据发生再次更新，上次数据会被自动覆盖，且此时 STATUS_REG 的 ZYXOR、ZOR、YOR、XOR 会自动置 1，而读完三轴数据寄存器内容后会自动清 0。若 CTRL_REG4(23h)的 BDU 位是置 0 的，数据会不断更新，上述状态标志变化情况仍然会发生。 3.2 查询 DataReady(DRY)信号并读取数据 通过配置相应的中断寄存器，可以将 STATUS_REG(27h)状态寄存器的 ZYXDA 位通过INT1 脚反映。具体配置方法为：将 CTRL_REG3(22H)的 I1_DRDY1 置 1，并通过配置CTRL_REG6(25H)中的 H_LACTIVE 位来选择 INT 脚的极性（高电平有效或者是低电平有效）。当设置为高电平有效时（H_LACTIVE=0），三轴有新数据更新则 INT1 脚会自动升为高电平，此时完成三轴数据读操作后，ZYXDA，ZDA，YDA，XDA 位会自动清 0，同时 INT1引脚自动降为低电平。相反，当设置为高电平有效时（H_LACTIVE=1），三轴有新数据更新则 INT1 脚会自动降为低电平，此时完成三轴数据读操作后，ZYXDA，ZDA，YDA，XDA位会自动清 0，同时 INT1 引脚自动升为高电平。 3.3 BDU 功能 如果主机（MCU）读三轴数据寄存器内容的速度较慢，并且读写速度无法和 DRDY 信号或者状态寄存器标志位的更新速度同步，强烈建议一定要将寄存器 CRTL_REG4（23H）的最高位 BDU 置 1。通过该方法可以保证读取的三轴输出数据（OUT_X_L~OUT_Z_H；0x28-0x2D）是同一时刻，即某一个运动状态下的数据值。将 BDU 置 1 是为了使三轴数据不能自动连续更新，直至某轴高位和低位数据都被读取，才会有最新数据更新到该寄存器中。 04 组件的使用 1 Gitee链接地址 Demo位于amaziot_bloom_os_sdk\sample\3rd\1.2_SC7A20 Gitee源码地址：https://gitee.com/ning./hongdou Github源码地址：https://github.com/ayumid/hongdou 编译指令：.\build.bat -l .\amaziot_bloom_os_sdk\sample\3rd\1.2_SC7A20 2 组件功能介绍 实现三轴传感器驱动，获取基础三轴加速度，根据加速度计算芯片和水平面夹角，俯仰角，横滚角。 3 代码讲解 1 drv_sc7a20_get_angle 功能：该函数用于，获取Z轴倾角，即和水平面的角度。 参数： 参数 释义 pAngleZ Z轴倾角 返回值：无 示例： C drv_sc7a20_get_angle(&zAngle); 2 drv_sc7a20_get_roll 功能：该函数用于，获取横滚角。 参数： 参数 释义 x X轴加速度 y Y轴加速度 z Z轴加速度 返回值：无 示例： C roll = drv_sc7a20_get_roll(accX, accY, accZ); 3 drv_sc7a20_get_pitch 功能：该函数用于，显示汉字。 参数： 参数 释义 x X轴加速度 y Y轴加速度 z Z轴加速度 返回值：无 示例： C pitch = drv_sc7a20_get_pitch(accX, accY, accZ); 4 drv_sc7a20_get_acc 功能：该函数用于，显示数字。 参数： 参数 释义 pXa X轴加速度存储区指针 pYa Y轴加速度存储区指针 pZa Z轴加速度存储区指针 返回值：无 示例： C drv_sc7a20_get_acc(&accX, &accY, &accZ); 5 drv_sc7a20_i2c_write 功能：该函数用于，写sc7a20的寄存器。 参数： 参数 释义 addr 寄存器地址 data 写入寄存器值 返回值：无 示例： C //初始化sc7a20 RegAddr = 0x20; RegWriteValue = 0x47; ret = drv_sc7a20_i2c_write(&RegAddr, &RegWriteValue);//50Hz+正常模式xyz使能 6 drv_sc7a20_i2c_read 功能：该函数用于，读sc7a20的寄存器内容。 参数： 参数 释义 addr 寄存器地址 data 读取的寄存器值 返回值：无 示例： C RegAddr = 0X28 + i; drv_sc7a20_i2c_read(&RegAddr, &buff ); 7 drv_sc7a20_i2c_init 功能：该函数用于，在指定位置显示一个字符,包括部分字符。 参数： 参数 释义 x,y 显示坐标 size1 选择字体 6x8/6x12/8x16/12x24 mode 0,反色显示;1,正常显示 返回值：无 示例： C drv_ssd1315_show_char(48,48,t,16,1);//显示ASCII字符 8 drv_sc7a20_i2c_init 功能：该函数用于，初始化使用的第0组 i2c 总线。 参数：无 返回值：无 示例： C //初始化i2c总线 ret = drv_sc7a20_i2c_init(); 4 Demo实战 4.1 创建一个Demo 复制20.1_file_xtu示例工程，到同一个文件夹下，修改文件名为1.2_SC7A20，如图： 4.2 修改makefile 增加文件组件所在目录头文件路径，和源文件路径，如图： 4.3 增加头文件 使用代码编辑器，将新建的工程文件加入代码编辑器中，打开main.c，修改main.c，加入am.h等头文件，如图： 4.4 修改代码 在Phase2Inits_exit 创建一个任务，如图： 4.5 宏定义介绍 sample_sc7a20_uart_printf 输出日志到DEBUG 串口，日志比较少，可以输出到这个串口，如果日志比较多，需要输出到usb口，以免不必要的问题出现 sample_sc7a20_catstudio_printf 输出日志到USB 串口，使用catstudio查看，catstudio查看日志需要更新对应版本mdb.txt文件，软件打开filtter过滤日志，只查看用户输出的日志 SAMPLE_SC7A20_STACK_SIZE 栈空间宏定义 4.6 全局变量介绍 sample_sc7a20_int_detect_stack_ptr 任务栈空间，本例使用数组实现，用户在做项目时，可以预先估算下当先任务需要的大致栈空间，OS没有提供可以查看栈空间使用情况的API sample_sc7a20_int_detect_task_ref 任务指针 4.7 函数介绍 Phase1Inits_enter 底层初始化，本例空 Phase1Inits_exit 底层初始化，本例空 Phase2Inits_enter 底层初始化，本例空 Phase2Inits_exit 创建主任务，初始化消息队列，定时器，任务等。 代码片段： C OSATaskCreate(&sample_sc7a20_int_detect_task_ref, sample_sc7a20_int_detect_stack_ptr, SAMPLE_SC7A20_STACK_SIZE, 100, "detect_task", sample_sc7a20_detect_task, NULL); sample_sc7a20_detect_task 主任务，获取imsi，rsrq等参数信息。 代码片段： C void sample_sc7a20_detect_task(void *param) { GPIO_ReturnCode ret = 0; UINT32 value = 0; OSA_STATUS status = OS_SUCCESS; UINT32 flag_value = 0; unsigned char RegAddr = 0; unsigned char RegWriteValue = 0; unsigned char RegReadValue0 = 0; unsigned char RegReadValue1 = 0; INT16 accX = 0; INT16 accY = 0; INT16 accZ = 0; float pitch = 0.0; float roll = 0.0; float zAngle = 0.0; //初始化i2c总线 ret = drv_sc7a20_i2c_init(); sample_sc7a20_catstudio_printf("ql_i2c_init ret %d", ret); OSATaskSleep(1 * 200); //上电后，读sc7a20 io扩展芯片的个寄存器，测试用 RegAddr = 0x0F; ret = drv_sc7a20_i2c_read(&RegAddr, &RegReadValue0); sample_sc7a20_catstudio_printf("read reg 00 i2c value=0x%x, ret=%d", RegReadValue0, ret); //等1s OSATaskSleep(1 * 200); //初始化sc7a20 RegAddr = 0x20; RegWriteValue = 0x47; ret = drv_sc7a20_i2c_write(&RegAddr, &RegWriteValue);//50Hz+正常模式xyz使能 sample_sc7a20_catstudio_printf("write i2c value=0x%x, ret=%d", RegWriteValue, ret); RegAddr = 0x21; RegWriteValue = 0x00; ret = drv_sc7a20_i2c_write(&RegAddr, &RegWriteValue);//关闭滤波器，手册上面没有滤波器截止频率设置说明，开启后无法测量静止状态下的重力加速度 sample_sc7a20_catstudio_printf("write i2c value=0x%x, ret=%d", RegWriteValue, ret); RegAddr = 0x22; RegWriteValue = 0x00; ret = drv_sc7a20_i2c_write(&RegAddr, &RegWriteValue);//关闭中断 sample_sc7a20_catstudio_printf("write i2c value=0x%x, ret=%d", RegWriteValue, ret); RegAddr = 0x23; RegWriteValue = 0x88; ret = drv_sc7a20_i2c_write(&RegAddr, &RegWriteValue);//读取完成再更新，小端模式，、2g+正常模式，高精度模式 sample_sc7a20_catstudio_printf("write i2c value=0x%x, ret=%d", RegWriteValue, ret); //等1s OSATaskSleep(1 * 200); while(1) { // status = OSAFlagWait(sample_sc7a20_int_detect_flg_ref, 0x01, OSA_FLAG_OR_CLEAR, &flag_value, OSA_SUSPEND); // //红豆版，设置了边沿，但是还是会上升沿，下降沿都触发，所以会执行两次 // if(flag_value & 0x01) // { // } RegAddr = 0x27; ret = drv_sc7a20_i2c_read(&RegAddr, &RegReadValue0); // sample_sc7a20_catstudio_printf("read reg 27 i2c value=0x%x, ret=%d", RegReadValue0, ret); RegReadValue0 = RegReadValue0 & 0x0F; if(0x0F == RegReadValue0) { drv_sc7a20_get_acc(&accX, &accY, &accZ); pitch = drv_sc7a20_get_pitch(accX, accY, accZ); roll = drv_sc7a20_get_roll(accX, accY, accZ); drv_sc7a20_get_angle(&zAngle); sample_sc7a20_catstudio_printf("aX:%d aY:%d aZ:%d pitch:%.04f roll:%.04f Angle: %.04f", accX, accY, accZ, pitch, roll, zAngle); } sample_sc7a20_sleep(1); } } 4.8 编译 在SDK根目录打开命令行，输入命令.\build.bat -l .\amaziot_bloom_os_sdk\sample\3rd\1.2_SC7A20\ C++ PS F:\3.asr-b\cat.1-asr1606\1.software\BlOOM_OS_1606_OPENCPU_1191_A09_WIHT_NEWRF λ .\build.bat -l .\amaziot_bloom_os_sdk\sample\3rd\1.2_SC7A20\ 子目录或文件 out\bin 已经存在。 命令语法不正确。 子目录或文件 build\obj 已经存在。 gnumake: Entering directory `F:/3.asr-b/cat.1-asr1606/1.software/BlOOM_OS_1606_OPENCPU_1191_A09_WIHT_NEWRF/amaziot_bloom_os_sdk/sample/3rd/1.2_SC7A20' armcc.exe -c --cpu Cortex-R4 --no_unaligned_access -g -O2 --apcs /inter --diag_suppress 2084,1,2,177,188,223,550,1296,2795,6319,9931,9933 --diag_error=warning --gnu --thumb --loose_implicit_cast -DDATA_COLLECTOR_IMPL -DISPT_OVER_SSP -DDIAG_SSP_DOUBLE_BUFFER_USE_DYNAMIC_ALLOCATION -DENV_XSCALE -DL1_DCXO_ENABLED -DLTE_HIGH_MOBILITY_OPTIMIZATION -DRUN_XIP_MODE -DCRANE_Z2 -DCA_LONG_IPC_MSG -DNEZHA3 -DNEZHA3_1826 -DUPGRADE_PLMS -DUPGRADE_PLMS_SR -DLTE_GSMMULTIBCCH -DGPLC_LTE_RSSI_SCAN -DL1V_NEW_RSSI -DUPGRADE_PLMS_3G -DUPGRADE_PLMS_L1 -DUPGRADE_FG_PLMS -DFG_PLMS_URR -DUPGRADE_L1A_FG_PLMS -DUPGRADE_PLMS_STAGE_2 -DUPGRADE_MBCCH -DMULTI_BCCH_READY_IND -DURR_MRAT_ICS_SEARCH -DUPGRADE_ICS -DMRAT_NAS -DUPGRADE_PLMS_SEARCH_API -DICS_MBCCH -DICS_MBCCH_2G_RSSI -DDIAG_NEWPP -DPHS_SW_DEMO -DPHS_SW_DEMO_TTC -DPHS_SW_DEMO_TTC_PM -DFULL_SYSTEM -D_DDR_INIT_ -D_TAVOR_HARBELL_ -DUPGRADE_ARBEL_PLATFORM -D_TAVOR_B0_SILICON_ -DTDL1C_SPY_ENABLE -DDLM_TAVOR -DTAVOR -DFLAVOR_DUALCORE -DDEBUG_D2_MOR_REG_RESEREVED_ENABLE -D_DIAG_USE_COMMSTACK_ -D_TAVOR_DIAG_ -DPM_DEBUG_MODE_ENABLED -DPM_D2FULL_MODE -DPM_EXT_DBG_INT_ARR -DFEATURE_WB_AMR_PS -DMACRO_FOR_LWG -DHL_LWG -DOPTIMIZE_FOR_2G_BCCH -DPLAT_TEST -D_FDI_USE_OSA_ -DPLAT_USE_THREADX -DLWIP_IPNETBUF_SUPPORT -DCRANE_MCU_DONGLE -DAT_OVER_UART -DPHS_SW_DEMO_TTC_PM -DUPGRADE_LTE_ONLY -DEXT_AT_MODEM_SUPPORT -DLTEONLY_THIN_SINGLE_SIM -DLFS_FILE_SYS -DLFS_FILE_SYS_V2 -DPSM_ENABLE -DNO_PAHO_MQTT -DNO_XML -DNO_LWM2M -DREMOVE_MBEDTLS -DNO_AT_NET -DCRANE_SD_NOT_SUPPORT -DNTP -DYMODEM_EEH_DUMP -DENABLE_DM_LTEONLY -DLTEONLY_THIN -DNO_EXTEND_MY_Q_AT -DNOT_SUPPORT_HTTPS -DNOT_SUPPORT_PM813 -DCRANEL_4MRAM -DREMOVE_PB -DUART_NEW_VERSION -DREMOVE_MEP -DREMOVE_SMS -DREMOVE_ENVSIM -DAPN_INCODE -DLTEONLY_THIN_SINGLE_SIM_2MFLASH -DASR160X_OPENCPU_FEATURE -DENABLE_UART3_FEATRUE -DENABLE_UART4_FEATRUE -DYUGE_MBEDTLS_3_2_1 -DENABLE_MAC_TX_DATA_LOGGING -DDISABLE_NVRAM_ACCESS -DINTEL_UPGRADE_EE_HANDLER_SUPPORT -DLTE_W_PS -DL1_DUAL_MODE -DUPGRADE_HERMON_DUAL -DINTEL_UPGRADE_DUAL_RAT -DINTEL_UPGRADE_GPRS_CIPHER_FLUSH -DUPGRADE_ENHANCED_QUAD_BAND -DINTEL_2CHIP_PLAT -DI_2CHIP_PLAT -DUPGRDE_TAVOR_COMMUNICATION -DRUN_WIRELESS_MODEM -DFLAVOR_DDR12MB_GB1MB5 -DFEATURE_SHMEM -DACIPC_ENABLE_NEW_CALLBACK_MECHANISM -DRELIABLE_DATA -DMAP_NSS -DTV_FNAME="\"SW_PLATFORM=PMD2NONE PHS_SW_DEMO PHS_SW_DEMO_PM SRCNUCLEUS FULL_SYSTEM NOACRTC PDFLT PLAT_TEST PV2 DIAGOSHMEM NVM WITHL1V\"" -DTV_FDESC="\"SW_DESCRIPTION=\"" -DENABLE_ACIPC -D_DATAOMSL_ENABLED_ -DUSB_CABLE_DETECTION_VIA_PMIC -DMIPS_TEST -DMIPS_TEST_RAM -DFLAVOR_DIET_RAM -DNVM_INCLUDE -DMSL_INCLUDE -DMSL_POOL_MEM -DNO_AUDIO -DOSA_QUEUE_NAMES -D_DIAG_DISABLE_USB_ -DOSA_NUCLEUS -DOSA_USED -DPM_D2NONE_MODE -DCRANE_SOC_TEMPERATURE_SENSOR -DL1_SW_UPDATE_FOR_DIGRF -DPHS_L1_SW_UPDATE_R7 -DUPGRADE_LTE -DFRBD_CALIB_NVM -DFRBD_AGC_CALIB -DFRBD_FDT_CALIB -DHSPA_MPR -DCAPT_PARAMS_OPTIMIZE -DL1_WB_R99_ONLY -DL1V_WB_R99_ONLY -DINTERGRATED_RF_SUPPORT -DL1_RX_DIV_SUPPORT -DENABLE_OOS_HANDLING -DTAVOR_D2_WB_L1_SUPPORT -DL1_DDR_HIGH_FREQ -DUPGRADE_DIGRF3G_SUPPORT -DW_PS_PLUS_G_PAGING -D"NO_APLP=0" -DINTEL_UPGRADE_UNIFIED_VOICE_TASK -DINTEL_UPGRADE_R99 -DAPLP_SPY_ENABLE -D__TARGET_FEATURE_DOUBLEWORD -DWHOLE_UMTS_STACK -DUSE_TTPCOM_CSR_BLUETOOTH_AUDIO_GAIN_CONTROL -DL1_UPGRADE_R5 -DUPGRADE_EDGE -DUPGRADE_R4_FS1 -DINTEL_UPGRADE_GSM_CRL_IF -DUPGRADE_EGPRS_M -DINTEL_UPGRADE_EGPRS_M -DINTEL_UPGRADE_RF_PARAMS_IN_CF_TDS -DINTEL_UPGRADE_2SAMPLES_PER_SYMBOL -D"GPRS_MULTISLOT_CLASS=12" -D"EGPRS_MULTISLOT_CLASS=12" -DMARVELL_UPGRADE_BSIC_REDESIGN -DMSL_INCLUDE -DINTEL_HERMON_SAC -DCRANE_CUST_BUILD -DL1_SW_UPDATE_FOR_DIGRF -DFLAVOR_COM -DSILICON_PV2 -DSILICON_SEAGULL -DSILICON_TTC_CORE_SEAGULL -DPCAC_INCLUDE -Otime -DBUILD_DATE="\"06 13 2024\"" -DBUILD_TIME="\"14:42:24\"" -Iatcmds\inc -IF:\3.asr-b\cat.1-asr1606\1.software\BlOOM_OS_1606_OPENCPU_1191_A09_WIHT_NEWRF\include\asr160x\hop\telephony\yuge\inc -IF:\3.asr-b\cat.1-asr1606\1.software\BlOOM_OS_1606_OPENCPU_1191_A09_WIHT_NEWRF\include\asr160x\hal\UART\inc -IF:\3.asr-b\cat.1-asr1606\1.software\BlOOM_OS_1606_OPENCPU_1191_A09_WIHT_NEWRF\include\asr160x\hal\core\inc -IF:\3.asr-b\cat.1-asr1606\1.software\BlOOM_OS_1606_OPENCPU_1191_A09_WIHT_NEWRF\include\asr160x\hal\PMU\inc -IF:\3.asr-b\cat.1-asr1606\1.software\BlOOM_OS_1606_OPENCPU_1191_A09_WIHT_NEWRF\include\asr160x\hal\GPIO\inc -IF:\3.asr-b\cat.1-asr1606\1.software\BlOOM_OS_1606_OPENCPU_1191_A09_WIHT_NEWRF\include\asr160x\os\posix\inc -IF:\3.asr-b\cat.1-asr1606\1.software\BlOOM_OS_1606_OPENCPU_1191_A09_WIHT_NEWRF\include\asr160x\diag\diag_logic\src -IF:\3.asr-b\cat.1-asr1606\1.software\BlOOM_OS_1606_OPENCPU_1191_A09_WIHT_NEWRF\include\asr160x\csw\SysCfg\inc -IF:\3.asr-b\cat.1-asr1606\1.software\BlOOM_OS_1606_OPENCPU_1191_A09_WIHT_NEWRF\include\asr160x\csw\platform\inc -IF:\3.asr-b\cat.1-asr1606\1.software\BlOOM_OS_1606_OPENCPU_1191_A09_WIHT_NEWRF\include\asr160x\env\win32\inc -IF:\3.asr-b\cat.1-asr1606\1.software\BlOOM_OS_1606_OPENCPU_1191_A09_WIHT_NEWRF\include\asr160x\csw\BSP\inc -IF:\3.asr-b\cat.1-asr1606\1.software\BlOOM_OS_1606_OPENCPU_1191_A09_WIHT_NEWRF\include\asr160x\csw\platform\dev_plat\build -IF:\3.asr-b\cat.1-asr1606\1.software\BlOOM_OS_1606_OPENCPU_1191_A09_WIHT_NEWRF\include\asr160x\os\osa\inc -IF:\3.asr-b\cat.1-asr1606\1.software\BlOOM_OS_1606_OPENCPU_1191_A09_WIHT_NEWRF\include\asr160x\os\threadx\inc -IF:\3.asr-b\cat.1-asr1606\1.software\BlOOM_OS_1606_OPENCPU_1191_A09_WIHT_NEWRF\include\asr160x\os\nu_xscale\inc -IF:\3.asr-b\cat.1-asr1606\1.software\BlOOM_OS_1606_OPENCPU_1191_A09_WIHT_NEWRF\include\asr160x\pcac\psm\inc 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