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RISC-V MCU 隧道微振动监测系统

目录 1、CH32V103系统板简介 2、 mpu6050模块简介 3、 ATK-LORA-01模块简介 4、 mpu与CH32V103通讯介绍 CH32V103系列是以RISC-V3A以处理器为核心的32位通用微控制器RISC-V设计开源指令集。时钟安全机制集成在电影中,多级电源管理DMA控制器。这个系列有一条路USB2.0主机/设备接口,多通道12位ADC转换模块、多通道TouchKey、多组定时器、多路IIC/USART/SPI外设资源丰富,如接口。 CH32系统板 RISC-V3A最高80处理器MHz系统主频; 支持单周期乘法和硬件除法; 20KB SRAM,64KB CodeFlash; 供电范围:2.7V ~ 5.5V,GPIO同步供电电压; 各种低功耗模式:睡眠/停止/待机; 上电/断电复位(POR/PDR); 可编程电压监测器(PVD); 7通道DMA控制器; 16路TouchKey通道监测; 16路12位ADC转换通道; 7个定时器; 1个USB2.0主机/设备接口(全速和低速); 2个IIC接口(支持SMBus/PMBus); 3个USART接口; 2个SPI接口(支持Master和Slave模式); 51个I/O口,所有的I/O口腔可映射到16个外部中断; CRC只有96位芯片ID; 串行单线调试(SWD)接口; 封装形式:LQFP64M、LQFP48、QFN48。

MPU6050 是 一款 6 轴运动处理组件内部集成 3 轴陀螺仪和 3 轴加速度传感器,含有第二个 IIC 接口, 可用于连接外部磁力传感器,并使用自己的数字运动处理器(DMP: Digital Motion Processor)硬件加速发动机通过主 IIC 接口, 完全输出到应用端 9 轴融合计算数据。 DMP,我们可以用 InvenSense 公司提供的运动处理数据库非常方便实现 运动处理运算对操作系统的负荷降低,开发难度大大降低。 ① 以数字形式输出 6 轴或 9 旋转矩阵和四元数轴(需要外部磁传感器)(quaternion)、 欧拉角格式(Euler Angle forma)综合计算数据(需要 DMP 支持) ② 具有 131 LSBs/° /sec 敏感性和全格感测范围为±250、±500、±1000 与±2000° /sec 的 3 轴角速度传感器(陀螺仪) ③ 集成可程序控制的范围为±2g、±4g、±8g 和±16g 的 3 轴加速传感器 ④ 移除加速器与陀螺仪轴之间的敏感性,减少设置和传感器漂移的影响 ⑤ 自带数字运动处理(DMP: Digital Motion Processing)引擎可减少 MCU 复杂的融合表演 负载计算数据、传感器同步化、姿势感应等 ⑥ 内部施工运行时间偏差和磁力传感器校正计算技术,消除了客户需要额外校正的需求 ⑦ 数字温度传感器感器 ⑧ 带数字输入同步引脚(Sync pin)支持视频电子影相稳定技术 GPS ⑨ 中断程序控制(interrupt),支持姿势识别、摇晃、放大和缩小图像、滚动、快速 下降中断、 high-G 中断、零动作感应、触摸感应、摇动感应功能 ⑩ VDD 供电电压为 2.5V±5%、 3.0V±5%、 3.3V±5%; VLOGIC 可低至 1.8V± 5% ? 陀螺仪工作电流: 5mA,陀螺仪待机电流: 5uA;加速器工作电流: 500uA,加速 器省电模式电流: 40uA@10Hz ? 自带 1024 字节 FIFO,有助于降低系统功耗 ? 高达 400Khz 的 IIC 通信接口 ? 超小包装尺寸: 4x4x0.9mm(QFN)

ATK-LORA-01是 ALIENTEK 推出 体积小、功率微、功耗低、性能高 LORA 无线串口模块。采用高效的模块设计 的 ISM 频段射频 SX1278 模块的工作频率是扩频芯片 410Mhz~441Mhz,以 1Mhz 频率为步 进信道,共 32 个信道。可通过 AT 在线修改串口速率、发射功率、空中速率、工作模式 并支持固件升级功能。 ![正点原子](https://img-blog.csdnimg.cn/e46a3935caee408180b668337416b1ce.jpeg#pic_center) 1.工业频段:433Mhz 免申请频段 2.多功率等级(最大功率等级) 20dBm,最大 100mW) 3、多种串口波特率、空中速率、工作模式 4.支持空气唤醒功能,低功耗 5、双 512 环形 FIFO 6、频率 410-441Mhz,提供 32 个信道 7.接收灵敏度-136dBm,传输距离 3000 米 8、自动分包传输,确保数据包的完整性

实验注: mpu6050是采用的I2C通信、实验下载采用TYPE-C USB 实验测量的数据是模拟的I2C通过串口PA4,PA5通信,1打印串口(PA9)注意区分。 实验所需设备: CH32V103系统版、MPU6050六轴传感器,杜邦线,TYPE-C USB线。

int main(void) { 
            int len =0;     NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);     Delay_Init();     Buf_Init();     USART_Printf_Init(115200);     /*****Hardware_init*****/     Led_Init();     printf("\r\n检测到MPU6050传感器\r\n");     printf("\r\n MPU6050检测\r\n")
      
       ; 
       USART2_DMA_Init
       (
       )
       ; 
       USART2_Init
       (
       )
       ; 
       USART_DMACmd
       (USART2
       ,USART_DMAReq_Tx
       |USART_DMAReq_Rx
       ,ENABLE
       )
       ; 
       MPU_Init
       (
       )
       ; 
       while 
       (
       1
       ) 
       { 
         len
       =
       uartAvailableLora
       (
       )
       ; 
       printf
       (
       "%d\r\n"
       ,len
       )
       ; LED_ON
       ; 
       Delay_Ms
       (
       100
       )
       ; LED_OFF
       ; 
       GetCenterCmd
       (
       )
       ; 
       DealCenterCmd
       (
       )
       ; 
       Delay_Ms
       (
       200
       )
       ; 
       Data_TX_Buf2Center
       (
       )
       ; 
       } 
       } 
      

以上是我的main函数,主要是输出加速度和陀螺仪所测得的空间xyz轴数据,因为系统包含Lora通讯和数据上传模块,因此我将部分代码打包成GetCenterCmd();DealCenterCmd();Data_TX_Buf2Center();三个函数,如果仅仅需要mpu6050的配置函数可以参考RISC-V论坛的相关代码,附上链接:https://bbs.21ic.com/icview-3037572-1-1.html

#include "MPU6050.h"
u8 MPU_Init(void)

{ 
       
    u8 res;
    IIC_SDA_L ;                              //控制MPU6050的AD0脚为低电平,从机地址为:0X68
    IIC_Init();                             //初始化IIC总线
    MPU_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT1_REG,0X80); //复位MPU6050
    Delay_Ms(100);
    MPU_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT1_REG,0X00); //唤醒MPU6050
    MPU_Set_Gyro_Fsr(3);                    //陀螺仪传感器,±2000dps
    MPU_Set_Accel_Fsr(0);                   //加速度传感器,±2g
    MPU_Set_Rate(50);                       //设置采样率50Hz
    MPU_Write_Byte(MPU_INT_EN_REG,0X00);    //关闭所有中断
    MPU_Write_Byte(MPU_USER_CTRL_REG,0X00); //I2C主模式关闭
    MPU_Write_Byte(MPU_FIFO_EN_REG,0X00);   //关闭FIFO
    MPU_Write_Byte(MPU_INTBP_CFG_REG,0X80); //INT引脚低电平有效
    res=MPU_Read_Byte(MPU_DEVICE_ID_REG);
    if(res==MPU_ADDR)//器件ID正确
    { 
       
        MPU_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT1_REG,0X01); //设置CLKSEL,PLL X轴为参考
        MPU_Write_Byte(MPU_PWR_MGMT2_REG,0X00); //加速度与陀螺仪都工作
        MPU_Set_Rate(50);                       //设置采样率为50Hz
    }else return 1;
    return 0;
}

//设置MPU6050陀螺仪传感器满量程范围

//fsr:0,±250dps;1,±500dps;2,±1000dps;3,±2000dps

//返回值:0,设置成功

// 其他,设置失败

u8 MPU_Set_Gyro_Fsr(u8 fsr)
{ 
       
    return MPU_Write_Byte(MPU_GYRO_CFG_REG,fsr<<3);//设置陀螺仪满量程范围
}

//设置MPU6050加速度传感器满量程范围
//fsr:0,±2g;1,±4g;2,±8g;3,±16g
//返回值:0,设置成功
// 其他,设置失败
u8 MPU_Set_Accel_Fsr(u8 fsr)
{ 
       
    return MPU_Write_Byte(MPU_ACCEL_CFG_REG,fsr<<3);//设置加速度传感器满量程范围
}
//设置MPU6050的数字低通滤波器
//lpf:数字低通滤波频率(Hz)
//返回值:0,设置成功
// 其他,设置失败
u8 MPU_Set_LPF(u16 lpf)
{ 
       
    u8 data=0;
    if(lpf>=188)data=1;
    else if(lpf>=98)data=2;
    else if(lpf>=42)data=3;
    else if(lpf>=20)data=4;
    else if(lpf>=10)data=5;
    else data=6;
    return MPU_Write_Byte(MPU_CFG_REG,data);//设置数字低通滤波器
}
//设置MPU6050的采样率(假定Fs=1KHz)
//rate:4~1000(Hz)
//返回值:0,设置成功
// 其他,设置失败
u8 MPU_Set_Rate(u16 rate)
{ 
       
    u8 data;
    if(rate>1000)rate=1000;
    if(rate<4)rate=4;
    data=1000/rate-1;
    data=MPU_Write_Byte(MPU_SAMPLE_RATE_REG,data);  //设置数字低通滤波器
    return MPU_Set_LPF(rate/2); //自动设置LPF为采样率的一半
}
//得到温度值
//返回值:温度值(扩大了100倍)
short MPU_Get_Temperature(void)
{ 
       
    u8 buf[2];
    short raw;
    float temp;
    MPU_Read_Len(MPU_ADDR,MPU_TEMP_OUTH_REG,2,buf);
    raw=((u16)buf[0]<<8)|buf[1];
    temp=36.53+((double)raw)/340;
    return temp*100;;
}
//得到陀螺仪值(原始值)
//gx,gy,gz:陀螺仪x,y,z轴的原始读数(带符号)
//返回值:0,成功
// 其他,错误代码
u8 MPU_Get_Gyroscope(short *gx,short *gy,short *gz)
{ 
       
    u8 buf[6],res;
    res=MPU_Read_Len(MPU_ADDR,MPU_GYRO_XOUTH_REG,6,buf);
    if(res==0)
    { 
       
        *gx=((u16)buf[0]<<8)|buf[1];
        *gy=((u16)buf[2]<<8)|buf[3];
        *gz=((u16)buf[4]<<8)|buf[5];
        printf("GYRO: X=%d Y=%d Z=%d \n",*gx,*gy,*gz);
    }
    return res;;
}
//得到加速度值(原始值)
//gx,gy,gz:陀螺仪x,y,z轴的原始读数(带符号)
//返回值:0,成功
// 其他,错误代码
u8 MPU_Get_Accelerometer(short *ax,short *ay,short *az)
{ 
       
    u8 buf[6],res;
    res=MPU_Read_Len(MPU_ADDR,MPU_ACCEL_XOUTH_REG,6,buf);
    if(res==0)
    { 
       
        *ax=((u16)buf[0]<<8)|buf[1];
        *ay=((u16)buf[2]<<8)|buf[3];
        *az=((u16)buf[4]<<8)|buf[5];
        printf("ACC: X=%d Y=%d Z=%d \n",*ax,*ay,*az);
    }
    return res;;
}
//IIC连续写
//addr:器件地址
//reg:寄存器地址
//len:写入长度
//buf:数据区
//返回值:0,正常
// 其他,错误代码
u8 MPU_Write_Len(u8 addr,u8 reg,u8 len,u8 *buf)
{ 
       
    u8 i;
    IIC_Start();
    IIC_SendByte((addr<<1)|0);  //发送器件地址+写命令
    if(IIC_WaitAck())           //等待应答
    { 
       
        IIC_Stop();
        return 1;
    }
    IIC_SendByte(reg); //写寄存器地址
    IIC_WaitAck();     //等待应答
    for(i=0;i<len;i++)
    { 
       
       IIC_SendByte(buf[i]);  //发送数据
        if(IIC_WaitAck())      //等待ACK
        { 
       
            IIC_Stop();
            return 1;
        }
    }
    IIC_Stop();
    return 0;
}
//IIC连续读
//addr:器件地址
//reg:要读取的寄存器地址
//len:要读取的长度
//buf:读取到的数据存储区
//返回值:0,正常
// 其他,错误代码
u8 MPU_Read_Len(u8 addr,u8 reg,u8 len,u8 *buf)
{ 
       
    IIC_Start();
    IIC_SendByte((addr<<1)|0);//发送器件地址+写命令
    if(IIC_WaitAck())  //等待应答
    { 
       
        IIC_Stop();
        return 1;
    }
    IIC_SendByte(reg); //写寄存器地址
    IIC_WaitAck();     //等待应答
    IIC_Start();
    IIC_SendByte((addr<<1)|1);//发送器件地址+读命令
    IIC_WaitAck();     //等待应答
    while(len)
    { 
       
        if(len==1)*buf=IIC_ReadByte(0);//读数据,发送nACK
        else *buf=IIC_ReadByte(1);     //读数据,发送ACK
        len--;
        buf++;
    }
    IIC_Stop(); //产生一个停止条件
    return 0;
}
//IIC写一个字节
//reg:寄存器地址
//data:数据
//返回值:0,正常
// 其他,错误代码
u8 MPU_Write_Byte(u8 reg,u8 data)
{ 
       
    IIC_Start();
    IIC_SendByte((MPU_ADDR<<1)|0);//发送器件地址+写命令
    if(IIC_WaitAck())  //等待应答
    { 
       
        IIC_Stop();
        return 1;
    }
    IIC_SendByte(reg); //写寄存器地址
    IIC_WaitAck();     //等待应答
    IIC_SendByte(data);//发送数据
    if(IIC_WaitAck())  //等待ACK
    { 
       
        IIC_Stop();
        return 1;
    }
    IIC_Stop();
    return 0;
}
//IIC读一个字节
//reg:寄存器地址
//返回值:读到的数据
u8 MPU_Read_Byte(u8 reg)
{ 
       
    u8 res;
    IIC_Start();
    IIC_SendByte((MPU_ADDR<<1)|0);//发送器件地址+写命令
    IIC_WaitAck();     //等待应答
    IIC_SendByte(reg); //写寄存器地址
    IIC_WaitAck();     //等待应答
    IIC_Start();
    IIC_SendByte((MPU_ADDR<<1)|1);//发送器件地址+读命令
    IIC_WaitAck();     //等待应答
    res=IIC_ReadByte(0);//读取数据,发送nACK
    IIC_Stop();         //产生一个停止条件
    return res;
}

#ifndef __MPU6050_H
#define __MPU6050_H

#include "debug.h"
#include "IIC.h"
//#define MPU_ACCEL_OFFS_REG 0X06 //accel_offs寄存器,可读取版本号,寄存器手册未提到
//#define MPU_PROD_ID_REG 0X0C //prod id寄存器,在寄存器手册未提到
#define MPU_SELF_TESTX_REG 0X0D //自检寄存器X
#define MPU_SELF_TESTY_REG 0X0E //自检寄存器Y
#define MPU_SELF_TESTZ_REG 0X0F //自检寄存器Z
#define MPU_SELF_TESTA_REG 0X10 //自检寄存器A
#define MPU_SAMPLE_RATE_REG 0X19 //采样频率分频器
#define MPU_CFG_REG 0X1A //配置寄存器
#define MPU_GYRO_CFG_REG 0X1B //陀螺仪配置寄存器
#define MPU_ACCEL_CFG_REG 0X1C //加速度计配置寄存器
#define MPU_MOTION_DET_REG 0X1F //运动检测阀值设置寄存器
#define MPU_FIFO_EN_REG 0X23 //FIFO使能寄存器
#define MPU_I2CMST_CTRL_REG 0X24 //IIC主机控制寄存器
#define MPU_I2CSLV0_ADDR_REG 0X25 //IIC从机0器件地址寄存器
#define MPU_I2CSLV0_REG 0X26 //IIC从机0数据地址寄存器
#define MPU_I2CSLV0_CTRL_REG 0X27 //IIC从机0控制寄存器
#define MPU_I2CSLV1_ADDR_REG 0X28 //IIC从机1器件地址寄存器
#define MPU_I2CSLV1_REG 0X29 //IIC从机1数据地址寄存器
#define MPU_I2CSLV1_CTRL_REG 0X2A //IIC从机1控制寄存器
#define MPU_I2CSLV2_ADDR_REG 0X2B //IIC从机2器件地址寄存器
#define MPU_I2CSLV2_REG 0X2C //IIC从机2数据地址寄存器
#define MPU_I2CSLV2_CTRL_REG 0X2D //IIC从机2控制寄存器
#define MPU_I2CSLV3_ADDR_REG 0X2E //IIC从机3器件地址寄存器
#define MPU_I2CSLV3_REG 0X2F //IIC从机3数据地址寄存器
#define MPU_I2CSLV3_CTRL_REG 0X30 //IIC从机3控制寄存器
#define MPU_I2CSLV4_ADDR_REG 0X31 //IIC从机4器件地址寄存器
#define MPU_I2CSLV4_REG 0X32 //IIC从机4数据地址寄存器
#define MPU_I2CSLV4_DO_REG 0X33 //IIC从机4写数据寄存器
#define MPU_I2CSLV4_CTRL_REG 0X34 //IIC从机4控制寄存器
#define MPU_I2CSLV4_DI_REG 0X35 //IIC从机4读数据寄存器
#define MPU_I2CMST_STA_REG 0X36 //IIC主机状态寄存器
#define MPU_INTBP_CFG_REG 0X37 //中断/旁路设置寄存器
#define MPU_INT_EN_REG 0X38 //中断使能寄存器
#define MPU_INT_STA_REG 0X3A //中断状态寄存器
#define MPU_ACCEL_XOUTH_REG 0X3B //加速度值,X轴高8位寄存器
#define MPU_ACCEL_XOUTL_REG 0X3C //加速度值,X轴低8位寄存器
#define MPU_ACCEL_YOUTH_REG 0X3D //加速度值,Y轴高8位寄存器
#define MPU_ACCEL_YOUTL_REG 0X3E //加速度值,Y轴低8位寄存器
#define MPU_ACCEL_ZOUTH_REG 0X3F //加速度值,Z轴高8位寄存器
#define MPU_ACCEL_ZOUTL_REG 0X40 //加速度值,Z轴低8位寄存器
#define MPU_TEMP_OUTH_REG 
        标签: 6c磁电振动速度传感器300pa2pa传感器3176b1加速计传感器48v电流传感器

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