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STM32 #4 SPI：以MPU 9250九軸慣性測量單元為例

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Shih En edited this page Apr 22, 2018 · 21 revisions

MPU-9250是一九軸慣性測量單元(IMU, Inertial Measurement Unit)IC。九軸指的是三軸的陀螺儀，三個方向的加速度計，和三個方向的磁力計，來測量物體在三維空間中的角速度，加速度，以及磁場，並以此解算出物體的姿態。

在這個練習中，我們使用GY-91這個模組，裡面包含MPU-9250九軸IMU以及BMP-280氣壓計，以STM32 MCU讀取其量測資料，並透過UART顯示在終端機上。MPU-9250設計上對外的通訊介面有I2C和SPI兩種，我們先使用SPI為例。要能正確讀取MPU-9250資料，需了解STM32 SPI介面的使用方式，以及MPU-9250的詳細使用方式，首先收集需要的技術文件如下:

資料收集

SPI

SPI是一種4線同步序列資料協定。一端為一”主控裝置(Master)”,另一端為一或多個 ”從屬裝置(Slave)”。

1 Master 對 1 Slave：

1 Master 對 3 Slave：

SPI的四個訊號為:

  • MISO: Master In, Slave Out。Master透過此腳接收從slave傳來的資料。
  • MOSI: Master Out, Slave In。Master透過此腳接傳送資料給slave。
  • SCK: 由master提供clock輸出給slave當成通訊clock
  • SS: Slave select，又稱Chip Select(CS). 該腳可以被master當作要和哪個slave做溝通

SPI的通訊是由master主控。當master要與某一slave溝通的時候，會將與此slave連接的CS拉為低電位。在傳輸過程中CS保持低電位，直到此次傳輸完成。傳輸過程中，master打出SCK clock訊號，並同步打出MOSI輸出資料，以及同步從MISO接收資料。

SPI的傳輸有CPOL和CPHA兩設定參數控制取值的時間關係，總共有4種組合：

  • CPOL(clock polarity) 決定閒置時 clock 的電位。

    • CPOL = 0 表閒置時為低電位。
    • CPOL = 1 表閒置時為高電位。

  • CPHA(clock phase) 決定在 clock 的哪個 edge 取值。

    • CPHA = 0 表示在第一個 edge (Rising,when CPOL=0.Falling,when CPOL=1.)取值。
    • CPHA = 1 表示在第二個 edge (Falling,when CPOL=1.Rising,when CPOL=0.)取值。

訊號連接

STM32F103-Nucleo Pinouts

參考上圖可知:

  • CS: PA4
  • SCK: PA5
  • MISO: PA6
  • MOSI: PA7

GY-91 Pinouts

  • VIN: Voltage Supply Pin
  • 3V3: 3.3v Regulator output
  • GND: Ground
  • SCL: I2C Clock / SPI Clock
  • SDA: I2C Data or SPI Data Input
  • SDO/SAO: SPI Data output / I2C Slave Address configuration pin
  • NCS: Chip Select for SPI mode only for MPU-9250
  • CSB: Chip Select for BMP280

STM32F103-Nucleo -- GY-91連接:

STM32F103-Nucleo GY-91
GND GND
3V3 VIN
PA5 (SPI1 SCK) SCL
PA6 (SPI1 MISO) SDA
PA7 (SPI1 MOSI) SDO/SAO
PA4 (SPI1 SS) NCS

程式

程式結構

  • main.c: 主程式
  • uart-printf.h/.c: 提供printf至USART的功能
  • mpu9250.h/.c： 透過SPI讀寫MPU9250

mpu9250.c



              


          



  
          

            


            
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