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9ccf1acda8 地磁8面校准完成 2025-11-20 19:30:34 +08:00
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2bfdc81991 部分驱动代码完成,待测试 2025-11-20 09:24:11 +08:00
21 changed files with 2222 additions and 469 deletions

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@ -250,6 +250,9 @@ INCLUDES := \
-Iapps/earphone/xtell_Sensor \
-Iapps/earphone/xtell_Sensor/calculate \
-Iapps/earphone/xtell_Sensor/ano \
-Iapps/earphone/xtell_Sensor/sensor/ \
-Iapps/earphone/xtell_Sensor/sensor/ \
-Iapps/earphone/xtell_Sensor/sensor/ \
-I$(SYS_INC_DIR) \
@ -622,6 +625,9 @@ c_SRC_FILES := \
apps/earphone/xtell_Sensor/sensor/SC7U22.c \
apps/earphone/xtell_Sensor/calculate/skiing_tracker.c \
apps/earphone/xtell_Sensor/ano/ano_protocol.c \
apps/earphone/xtell_Sensor/sensor/MMC56.c \
apps/earphone/xtell_Sensor/sensor/BMP280.c \
apps/earphone/xtell_Sensor/sensor/AK8963.c \
# 需要编译的 .S 文件

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@ -212,6 +212,42 @@ void write_gsensor_data_handle(void)
}
}
// 临时的设备扫描诊断函数
void i2c_scanner_probe(void)
{
printf("Starting I2C bus scan...\n");
int devices_found = 0;
// I2C地址范围是 0x08 到 0x77
for (uint8_t addr_7bit = 0x00; addr_7bit < 0x7F; addr_7bit++)
{
// 构建8位的写地址
uint8_t write_addr_8bit = (addr_7bit << 1);
iic_start(gSensor_info->iic_hdl);
// 尝试发送写地址,并检查返回值
// iic_tx_byte 返回 1 表示收到了 ACK
if (iic_tx_byte(gSensor_info->iic_hdl, write_addr_8bit))
{
printf("=====================================================================\n");
printf("I2C device found at 7-bit address: 0x%02X\n", addr_7bit);
printf("I2C device found at 8-bit address: 0x%02X\n", write_addr_8bit);
printf("=====================================================================\n");
devices_found++;
}
iic_stop(gSensor_info->iic_hdl);
delay(gSensor_info->iic_delay); // 短暂延时
}
if (devices_found == 0) {
printf("Scan finished. No I2C devices found.\n");
} else {
printf("Scan finished. Found %d device(s).\n", devices_found);
}
}
char w_log_buffer_1[100];
char w_log_buffer_2[100];
char w_log_buffer_3[100];
@ -222,7 +258,10 @@ u8 gravity_sensor_command(u8 w_chip_id, u8 register_address, u8 function_command
// spin_lock(&sensor_iic);
/* os_mutex_pend(&SENSOR_IIC_MUTEX,0); */
u8 ret = 1;
// xlog("iic_start\n");
iic_start(gSensor_info->iic_hdl);
// xlog("iic_tx_byte id\n");
if (0 == iic_tx_byte(gSensor_info->iic_hdl, w_chip_id)) {
ret = 0;
xlog("\n gsen iic wr err 0\n");
@ -230,8 +269,10 @@ u8 gravity_sensor_command(u8 w_chip_id, u8 register_address, u8 function_command
goto __gcend;
}
// xlog("iic delay\n");
delay(gSensor_info->iic_delay);
// xlog("iic_tx_byte: address\n");
if (0 == iic_tx_byte(gSensor_info->iic_hdl, register_address)) {
ret = 0;
xlog("\n gsen iic wr err 1\n");
@ -241,6 +282,7 @@ u8 gravity_sensor_command(u8 w_chip_id, u8 register_address, u8 function_command
delay(gSensor_info->iic_delay);
// xlog("iic_tx_byte: command\n");
if (0 == iic_tx_byte(gSensor_info->iic_hdl, function_command)) {
ret = 0;
xlog("\n gsen iic wr err 2\n");
@ -249,6 +291,7 @@ u8 gravity_sensor_command(u8 w_chip_id, u8 register_address, u8 function_command
}
strcpy(&w_log_buffer_4, "gsen iic wr sucess\n");
// xlog("\n gsen iic wr sucess\n");
__gcend:
iic_stop(gSensor_info->iic_hdl);
@ -271,7 +314,7 @@ u8 _gravity_sensor_get_ndata(u8 r_chip_id, u8 register_address, u8 *buf, u8 data
iic_start(gSensor_info->iic_hdl);
if (0 == iic_tx_byte(gSensor_info->iic_hdl, r_chip_id - 1)) {
xlog("\n gsen iic rd err 0\n");
xlog("I2C NACK on writing ADDR: 0x%X\n", r_chip_id - 1);
read_len = 0;
strcpy(&sen_log_buffer_1, "gsen iic rd err 0\n");
goto __gdend;
@ -280,7 +323,8 @@ u8 _gravity_sensor_get_ndata(u8 r_chip_id, u8 register_address, u8 *buf, u8 data
delay(gSensor_info->iic_delay);
if (0 == iic_tx_byte(gSensor_info->iic_hdl, register_address)) {
xlog("\n gsen iic rd err 1\n");
xlog("I2C NACK on register ADDR: 0x%X\n", register_address);
// xlog("\n gsen iic rd err 1\n");
read_len = 0;
strcpy(&sen_log_buffer_2, "gsen iic rd err 1\n");
goto __gdend;
@ -304,6 +348,7 @@ u8 _gravity_sensor_get_ndata(u8 r_chip_id, u8 register_address, u8 *buf, u8 data
*buf = iic_rx_byte(gSensor_info->iic_hdl, 0);
read_len ++;
strcpy(&sen_log_buffer_4, "gsen iic rd success\n");
// xlog("\n gsen iic rd success\n");
__gdend:

View File

@ -526,7 +526,7 @@ const struct hw_iic_config hw_iic_cfg[] = {
.baudrate = TCFG_HW_I2C0_CLK, //IIC通讯波特率
.hdrive = 0, //是否打开IO口强驱
.io_filter = 1, //是否打开滤波器(去纹波)
.io_pu = 1, //是否打开上拉电阻如果外部电路没有焊接上拉电阻需要置1
.io_pu = 0, //是否打开上拉电阻如果外部电路没有焊接上拉电阻需要置1
},
};

View File

@ -0,0 +1,651 @@
/*
*/
#include "skiing_tracker.h"
#include "../sensor/SC7U22.h"
#include <math.h>
#include <string.h>
#define G_ACCELERATION 9.81f
#define DEG_TO_RAD (3.14159265f / 180.0f)
#define ENABLE_XLOG 1
#ifdef xlog
#undef xlog
#endif
#if ENABLE_XLOG
#define xlog(format, ...) printf("[XT:%s] " format, __func__, ##__VA_ARGS__)
#else
#define xlog(format, ...) ((void)0)
#endif
// --- 静止检测 ---
//两个判断是否静止的必要条件:动态零速更新(ZUPT)阈值
// 加速方差阈值,提高阈值,让“刹车”更灵敏,以便在波浪式前进等慢速漂移时也能触发零速更新
#define STOP_ACC_VARIANCE_THRESHOLD 0.2f
// 陀螺仪方差阈值
#define STOP_GYR_VARIANCE_THRESHOLD 5.0f
// 静止时候的陀螺仪模长
#define STOP_GYR_MAG_THRESHOLD 15
// --- --- ---
// --- 启动滑雪阈值 ---
// 加速度模长与重力的差值大于此值,认为开始运动;降低阈值,让“油门”更灵敏,以便能捕捉到真实的慢速启动
#define START_ACC_MAG_THRESHOLD 1.0f //0.5、1
// 陀螺仪方差阈值,以允许启动瞬间的正常抖动,但仍能过滤掉混乱的、非滑雪的晃动。
#define START_GYR_VARIANCE_THRESHOLD 15.0f
// --- --- ---
// --- 滑雪过程 ---
//加速度 模长(不含重力),低于此值视为 在做匀速运动
#define SKIING_ACC_MAG_THRESHOLD 0.5f
//陀螺仪 模长,高于此值视为 摔倒了
#define FALLEN_GRY_MAG_THRESHOLD 2000.0f //未确定
// --- --- ---
// --- 原地旋转抖动 ---
// 加速度 方差 阈值。此值比 静止检测 阈值更宽松,
#define WOBBLE_ACC_VARIANCE_THRESHOLD 0.5f
// 加速度 模长 阈值
#define WOBBLE_ACC_MAG_THRESHOLD 1.0f
// 角速度 总模长 大于此值(度/秒),认为正在进行非滑雪的旋转或摆动
#define ROTATION_GYR_MAG_THRESHOLD 30.0f
// --- --- ---
// --- 滑雪转弯动 ---
// 加速度 方差 阈值,大于此值,滑雪过程可能发生了急转弯
#define WHEEL_ACC_VARIANCE_THRESHOLD 7.0f
// 角速度 总模长 大于此值(度/秒),认为滑雪过程中进行急转弯
#define WHEEL_GYR_MAG_THRESHOLD 500.0f //
// --- --- ---
// --- 跳跃 ---
// 加速度模长低于此值(g),认为进入失重状态(IN_AIR)
#define AIRBORNE_ACC_MAG_LOW_THRESHOLD 0.4f
// 加速度模长高于此值(g),认为发生落地冲击(LANDING)
#define LANDING_ACC_MAG_HIGH_THRESHOLD 3.5f
// 起跳加速度阈值(g)用于进入TAKING_OFF状态
#define TAKEOFF_ACC_MAG_HIGH_THRESHOLD 1.8f
// 进入空中状态确认计数需要连续3个采样点加速度低于阈值才判断为起跳
#define AIRBORNE_CONFIRM_COUNT 3
// 落地状态确认计数加速度恢复到1g附近并持续2个采样点(20ms)则认为已落地
#define GROUNDED_CONFIRM_COUNT 2
// 最大滞空时间(秒),超过此时间强制认为已落地,防止状态锁死
#define MAX_TIME_IN_AIR 12.5f
// --- --- ---
// --- 用于消除积分漂移的滤波器和阈值 ---
// 高通滤波器系数 (alpha)。alpha 越接近1滤除低频(直流偏移)的效果越强,但可能滤掉真实的慢速运动。
// alpha = RC / (RC + dt)参考RC电路而来fc ≈ (1 - alpha) / (2 * π * dt)
#define HPF_ALPHA 0.999f
//0.995f 0.08 Hz 的信号
//0.999f 0.0159 Hz
// --- --- ---
// --- 低通滤波器 ---
// 低通滤波器系数 (alpha)。alpha 越小,滤波效果越强(更平滑),但延迟越大。
// alpha 推荐范围 0.7 ~ 0.95。可以从 0.85 开始尝试。
#define LPF_ALPHA 0.7f
// 加速度死区阈值 (m/s^2)。低于此阈值的加速度被认为是噪声,不参与积分。
// 设得太高会忽略真实的慢速启动,设得太低则无法有效抑制噪声。
//参考0.2f ~ 0.4f
#define ACC_DEAD_ZONE_THRESHOLD 0.05f
// --- 模拟摩擦力,进行速度衰减 ---
#define SPEED_ATTENUATION 1.0f //暂不模拟
BLE_KS_send_data_t KS_data;
static float quaternion_data[4];
#ifdef XTELL_TEST
debug_t debug1;
debug_t debug2;
#endif
static skiing_tracker_t my_skiing_tracker;
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//实现
void clear_speed(void){
my_skiing_tracker.state = STATIC;
memset(my_skiing_tracker.velocity, 0, sizeof(my_skiing_tracker.velocity));
my_skiing_tracker.speed = 0;
}
void start_detection(void){
my_skiing_tracker.state = STATIC;
memset(my_skiing_tracker.velocity, 0, sizeof(my_skiing_tracker.velocity));
my_skiing_tracker.distance = 0;
my_skiing_tracker.speed = 0;
}
void stop_detection(void){
my_skiing_tracker.state = STOP_DETECTION;
memset(my_skiing_tracker.velocity, 0, sizeof(my_skiing_tracker.velocity));
my_skiing_tracker.speed = 0;
}
/**
* @brief 初始化滑雪追踪器
*
* @param tracker
*/
void skiing_tracker_init(skiing_tracker_t *tracker)
{
if (!tracker) {
return;
}
// 使用memset一次性清零整个结构体包括新增的缓冲区
memset(tracker, 0, sizeof(skiing_tracker_t));
tracker->state = STATIC;
}
/**
* @brief 当检测到落地时,计算空中的水平飞行距离并累加到总距离
*/
static void calculate_air_distance(skiing_tracker_t *tracker) {
float horizontal_speed_on_takeoff = sqrtf(
tracker->initial_velocity_on_takeoff[0] * tracker->initial_velocity_on_takeoff[0] +
tracker->initial_velocity_on_takeoff[1] * tracker->initial_velocity_on_takeoff[1]
);
float distance_in_air = horizontal_speed_on_takeoff * tracker->time_in_air;
tracker->distance += distance_in_air;
}
/**
* @brief 使用四元数直接从设备坐标系的加速度中移除重力分量
* @details 这种方法比使用欧拉角更精确、更稳定,且避免了万向节死锁。
* @param acc_device 输入:设备坐标系下的原始加速度 [x, y, z], 单位 m/s^2
* @param q 输入:表示姿态的四元数 [w, x, y, z]
* @param acc_linear_device 输出:设备坐标系下移除重力后的线性加速度 [x, y, z]
*/
void q_remove_gravity_with_quaternion(const float *acc_device, const float *q, float *acc_linear_device)
{
// 从四元数计算重力在设备坐标系下的投影
// G_device = R_transpose * G_world
// G_world = [0, 0, g]
// R_transpose 的第三列即为重力投影方向
float gx = 2.0f * (q[1] * q[3] - q[0] * q[2]);
float gy = 2.0f * (q[0] * q[1] + q[2] * q[3]);
float gz = q[0] * q[0] - q[1] * q[1] - q[2] * q[2] + q[3] * q[3];
// 从原始加速度中减去重力分量
acc_linear_device[0] = acc_device[0] - gx * G_ACCELERATION;
acc_linear_device[1] = acc_device[1] - gy * G_ACCELERATION;
acc_linear_device[2] = acc_device[2] - gz * G_ACCELERATION;
}
/**
* @brief 使用四元数将设备坐标系的线性加速度转换到世界坐标系
* @details 同样,此方法比使用欧拉角更优。
* @param acc_linear_device 输入:设备坐标系下的线性加速度 [x, y, z]
* @param q 输入:表示姿态的四元数 [w, x, y, z]
* @param acc_linear_world 输出:世界坐标系下的线性加速度 [x, y, z]
*/
void q_transform_to_world_with_quaternion(const float *acc_linear_device, const float *q, float *acc_linear_world)
{
// 这是 R_device_to_world * acc_linear_device 的展开形式
acc_linear_world[0] = (1.0f - 2.0f*q[2]*q[2] - 2.0f*q[3]*q[3]) * acc_linear_device[0] +
(2.0f*q[1]*q[2] - 2.0f*q[0]*q[3]) * acc_linear_device[1] +
(2.0f*q[1]*q[3] + 2.0f*q[0]*q[2]) * acc_linear_device[2];
acc_linear_world[1] = (2.0f*q[1]*q[2] + 2.0f*q[0]*q[3]) * acc_linear_device[0] +
(1.0f - 2.0f*q[1]*q[1] - 2.0f*q[3]*q[3]) * acc_linear_device[1] +
(2.0f*q[2]*q[3] - 2.0f*q[0]*q[1]) * acc_linear_device[2];
acc_linear_world[2] = (2.0f*q[1]*q[3] - 2.0f*q[0]*q[2]) * acc_linear_device[0] +
(2.0f*q[2]*q[3] + 2.0f*q[0]*q[1]) * acc_linear_device[1] +
(1.0f - 2.0f*q[1]*q[1] - 2.0f*q[2]*q[2]) * acc_linear_device[2];
// acc_linear_world[2] -= G_ACCELERATION;
}
/**
* @brief 计算缓冲区内三轴数据的方差之和
*
* @param buffer 传进来的三轴数据:陀螺仪/加速度
* @return float 返回方差和
*/
static float calculate_variance(float buffer[VARIANCE_BUFFER_SIZE][3])
{
float mean[3] = {0};
float variance[3] = {0};
// 计算均值
for (int i = 0; i < VARIANCE_BUFFER_SIZE; i++) {
mean[0] += buffer[i][0];
mean[1] += buffer[i][1];
mean[2] += buffer[i][2];
}
mean[0] /= VARIANCE_BUFFER_SIZE;
mean[1] /= VARIANCE_BUFFER_SIZE;
mean[2] /= VARIANCE_BUFFER_SIZE;
// 计算方差
for (int i = 0; i < VARIANCE_BUFFER_SIZE; i++) {
variance[0] += (buffer[i][0] - mean[0]) * (buffer[i][0] - mean[0]);
variance[1] += (buffer[i][1] - mean[1]) * (buffer[i][1] - mean[1]);
variance[2] += (buffer[i][2] - mean[2]) * (buffer[i][2] - mean[2]);
}
variance[0] /= VARIANCE_BUFFER_SIZE;
variance[1] /= VARIANCE_BUFFER_SIZE;
variance[2] /= VARIANCE_BUFFER_SIZE;
// 返回三轴方差之和,作为一个综合的稳定度指标
return variance[0] + variance[1] + variance[2];
}
/**
* @brief 摩擦力模拟,进行速度衰减
*
* @param tracker
*/
void forece_of_friction(skiing_tracker_t *tracker){
// 增加速度衰减,模拟摩擦力
tracker->velocity[0] *= SPEED_ATTENUATION;
tracker->velocity[1] *= SPEED_ATTENUATION;
tracker->velocity[2] = 0; // 垂直速度强制归零
}
/**
* @brief 状态机更新
*
* @param tracker 传入同步修改后传出
* @param acc_device_ms2 三轴加速度m/s^2
* @param gyr_dps 三轴陀螺仪dps
*/
static void update_state_machine(skiing_tracker_t *tracker, const float *acc_device_ms2, const float *gyr_dps)
{
// 缓冲区未填满时,不进行状态判断,默认为静止
if (!tracker->buffer_filled) {
tracker->state = STATIC;
return;
}
// --- 计算关键指标 ---
float acc_variance = calculate_variance(tracker->acc_buffer); // 计算加速度方差
float gyr_variance = calculate_variance(tracker->gyr_buffer); // 计算陀螺仪方差
float gyr_magnitude = sqrtf(gyr_dps[0]*gyr_dps[0] + gyr_dps[1]*gyr_dps[1] + gyr_dps[2]*gyr_dps[2]); //dps
float acc_magnitude = sqrtf(acc_device_ms2[0]*acc_device_ms2[0] + acc_device_ms2[1]*acc_device_ms2[1] + acc_device_ms2[2]*acc_device_ms2[2]); //m/s^s
float acc_magnitude_g = acc_magnitude / G_ACCELERATION; // 转换为g单位用于跳跃判断
#ifdef XTELL_TEST
debug1.acc_variance =acc_variance;
debug1.gyr_variance =gyr_variance;
debug1.gyr_magnitude=gyr_magnitude;
debug1.acc_magnitude=fabsf(acc_magnitude - G_ACCELERATION);
#endif
// --- 状态机逻辑 (核心修改区域) ---
#if 0 //暂时不考虑空中
// 1. 空中/落地状态的后续处理
if (tracker->state == IN_AIR) {
// A. 检测巨大冲击 -> 落地
if (acc_magnitude_g > LANDING_ACC_MAG_HIGH_THRESHOLD) {
tracker->state = LANDING;
// B. 检测超时 -> 强制落地 (安全机制)
} else if (tracker->time_in_air > MAX_TIME_IN_AIR) {
tracker->state = LANDING;
// C. 检测恢复正常重力 (平缓落地)
} else if (acc_magnitude_g > 0.8f && acc_magnitude_g < 1.5f) {
tracker->grounded_entry_counter++;
if (tracker->grounded_entry_counter >= GROUNDED_CONFIRM_COUNT) {
tracker->state = LANDING;
}
} else {
tracker->grounded_entry_counter = 0;
}
return; // 在空中或刚切换到落地,结束本次状态判断
}
// 2. 严格的 "起跳->空中" 状态转换逻辑
// 只有当处于滑行状态时,才去检测起跳意图
if (tracker->state == NO_CONSTANT_SPEED || tracker->state == CONSTANT_SPEED || tracker->state == WHEEL) {
if (acc_magnitude_g > TAKEOFF_ACC_MAG_HIGH_THRESHOLD) {
tracker->state = TAKING_OFF;
tracker->airborne_entry_counter = 0; // 准备检测失重
return;
}
}
// 只有在TAKING_OFF状态下才去检测是否进入失重
if (tracker->state == TAKING_OFF) {
if (acc_magnitude_g < AIRBORNE_ACC_MAG_LOW_THRESHOLD) {
tracker->airborne_entry_counter++;
if (tracker->airborne_entry_counter >= AIRBORNE_CONFIRM_COUNT) {
memcpy(tracker->initial_velocity_on_takeoff, tracker->velocity, sizeof(tracker->velocity));
tracker->time_in_air = 0;
tracker->state = IN_AIR;
tracker->airborne_entry_counter = 0;
tracker->grounded_entry_counter = 0;
return;
}
} else {
// 如果在起跳冲击后一段时间内没有失重,说明只是一个颠簸,恢复滑行
// 可以加一个小的超时计数器,这里为了简单先直接恢复
tracker->state = NO_CONSTANT_SPEED;
}
return; // 无论是否切换,都结束本次判断
}
#endif
// --- 静止判断 ---
if (acc_variance < STOP_ACC_VARIANCE_THRESHOLD && gyr_variance < STOP_GYR_VARIANCE_THRESHOLD && gyr_magnitude < STOP_GYR_MAG_THRESHOLD) {
tracker->state = STATIC;
return;
}
// --- 地面状态切换逻辑 ---
switch (tracker->state) {
case LANDING:
tracker->state = STATIC;
break;
case STATIC:
// 优先判断是否进入 WOBBLE 状态
// 条件:陀螺仪活动剧烈,但整体加速度变化不大(说明是原地转或晃)
if (gyr_magnitude > ROTATION_GYR_MAG_THRESHOLD && fabsf(acc_magnitude - G_ACCELERATION) < WOBBLE_ACC_MAG_THRESHOLD) {
tracker->state = WOBBLE;
}
// 只有在陀螺仪和加速度都满足“前进”特征时,才启动
else if (gyr_variance > START_GYR_VARIANCE_THRESHOLD && fabsf(acc_magnitude - G_ACCELERATION) > START_ACC_MAG_THRESHOLD) {
tracker->state = NO_CONSTANT_SPEED;
}
break;
case WOBBLE:
// 从 WOBBLE 状态启动的条件应该和从 STATIC 启动一样严格
if (gyr_variance < START_GYR_VARIANCE_THRESHOLD * 2 && fabsf(acc_magnitude - G_ACCELERATION) > START_ACC_MAG_THRESHOLD) {
tracker->state = NO_CONSTANT_SPEED;
}
// 如果陀螺仪活动减弱,则可能恢复静止
else if (gyr_magnitude < ROTATION_GYR_MAG_THRESHOLD * 0.8f) { // 增加迟滞,避免抖动
// 不直接跳回STATIC而是依赖下一轮的全局静止判断
}
break;
case NO_CONSTANT_SPEED: //非匀速状态
//暂时不考虑摔倒
// if (gyr_magnitude > FALLEN_GRY_MAG_THRESHOLD) {
// tracker->state = FALLEN; //摔倒
// } else
if (gyr_magnitude > WHEEL_GYR_MAG_THRESHOLD && acc_variance > WHEEL_ACC_VARIANCE_THRESHOLD) {
tracker->state = WHEEL; //转弯
} else if (fabsf(acc_magnitude - G_ACCELERATION) < SKIING_ACC_MAG_THRESHOLD) {
tracker->state = CONSTANT_SPEED; //匀速
}
break;
case CONSTANT_SPEED: //匀速状态
if (fabsf(acc_magnitude - G_ACCELERATION) > START_ACC_MAG_THRESHOLD) {
tracker->state = NO_CONSTANT_SPEED;
}
//TODO可以添加进入转弯或摔倒的判断
break;
case WHEEL:
// 从转弯状态,检查转弯是否结束
// 如果角速度和加速度方差都降下来了,就回到普通滑行状态
if (gyr_magnitude < WHEEL_GYR_MAG_THRESHOLD * 0.8f && acc_variance < WHEEL_ACC_VARIANCE_THRESHOLD * 0.8f) { // 乘以一个滞后系数避免抖动
tracker->state = NO_CONSTANT_SPEED;
}
break;
case FALLEN:
// TODO回到 STATIC
break;
}
}
/**
* @brief 主更新函数
*
* @param tracker
* @param acc_g 三轴加速度g
* @param gyr_dps 三轴陀螺仪dps
* @param angle 欧若拉角
* @param dt 采样时间间隔,会用来积分求速度
*/
void skiing_tracker_update(skiing_tracker_t *tracker, float *acc_g, float *gyr_dps, float *angle, float dt)
{
if (!tracker || !acc_g || !gyr_dps || !angle || dt <= 0) {
return;
}
if(my_skiing_tracker.state == STOP_DETECTION)
return;
// --- 数据预处理和缓冲 ---
float acc_device_ms2[3];
acc_device_ms2[0] = acc_g[0] * G_ACCELERATION;
acc_device_ms2[1] = acc_g[1] * G_ACCELERATION;
acc_device_ms2[2] = acc_g[2] * G_ACCELERATION;
// 将最新数据存入缓冲区
memcpy(tracker->acc_buffer[tracker->buffer_index], acc_device_ms2, sizeof(acc_device_ms2));
memcpy(tracker->gyr_buffer[tracker->buffer_index], gyr_dps, 3 * sizeof(float));
tracker->buffer_index++;
if (tracker->buffer_index >= VARIANCE_BUFFER_SIZE) {
tracker->buffer_index = 0;
tracker->buffer_filled = 1; // 标记缓冲区已满
}
// --- 更新状态机 ---
update_state_machine(tracker, acc_device_ms2, gyr_dps);
// --- 根据状态执行不同的计算逻辑 ---
switch (tracker->state) {
case TAKING_OFF:
tracker->speed = 0.0f;
break;
case IN_AIR:
// 在空中时,只累加滞空时间
tracker->time_in_air += dt;
break;
case LANDING:
// 刚落地,计算空中距离
calculate_air_distance(tracker);
// 清理速度和滤波器状态,为恢复地面追踪做准备
memset(tracker->velocity, 0, sizeof(tracker->velocity));
tracker->speed = 0;
memset(tracker->acc_world_unfiltered_prev, 0, sizeof(tracker->acc_world_unfiltered_prev));
memset(tracker->acc_world_filtered, 0, sizeof(tracker->acc_world_filtered));
memset(tracker->acc_world_lpf, 0, sizeof(tracker->acc_world_lpf)); // 清理新增的LPF状态
break;
case WHEEL:
case NO_CONSTANT_SPEED:
float linear_acc_device[3];
float linear_acc_world[3];
// 在设备坐标系下,移除重力,得到线性加速度
q_remove_gravity_with_quaternion(acc_device_ms2, quaternion_data, linear_acc_device);
// 将设备坐标系下的线性加速度,旋转到世界坐标系
q_transform_to_world_with_quaternion(linear_acc_device, quaternion_data, linear_acc_world);
// 将最终用于积分的加速度存入 tracker 结构体
memcpy(tracker->acc_no_g, linear_acc_world, sizeof(linear_acc_world));
float acc_world_temp[3]; // 临时变量存储当前周期的加速度
for (int i = 0; i < 2; i++) { // 只处理水平方向的 x 和 y 轴
// --- 核心修改:颠倒滤波器顺序为 HPF -> LPF ---
// 1. 高通滤波 (HPF) 先行: 消除因姿态误差导致的重力泄漏(直流偏置)
// HPF的瞬态响应会产生尖峰这是正常的。
tracker->acc_world_filtered[i] = HPF_ALPHA * (tracker->acc_world_filtered[i] + tracker->acc_no_g[i] - tracker->acc_world_unfiltered_prev[i]);
tracker->acc_world_unfiltered_prev[i] = tracker->acc_no_g[i];
// 2. 低通滤波 (LPF) 殿后: 平滑掉HPF产生的尖峰和传感器自身的高频振动噪声。
// 这里使用 tracker->acc_world_filtered[i] 作为LPF的输入。
tracker->acc_world_lpf[i] = (1.0f - LPF_ALPHA) * tracker->acc_world_filtered[i] + LPF_ALPHA * tracker->acc_world_lpf[i];
// 将最终处理完的加速度值存入临时变量
acc_world_temp[i] = tracker->acc_world_lpf[i];
}
// 计算处理后加速度的水平模长
float acc_horizontal_mag = sqrtf(acc_world_temp[0] * acc_world_temp[0] +
acc_world_temp[1] * acc_world_temp[1]);
#if XTELL_TEST
debug2.acc_magnitude = acc_horizontal_mag;
#endif
// 应用死区,并积分
if (acc_horizontal_mag > ACC_DEAD_ZONE_THRESHOLD) {
tracker->velocity[0] += acc_world_temp[0] * dt;
tracker->velocity[1] += acc_world_temp[1] * dt;
}
// 更新速度和距离
tracker->speed = sqrtf(tracker->velocity[0] * tracker->velocity[0] +
tracker->velocity[1] * tracker->velocity[1]);
tracker->distance += tracker->speed * dt;
break;
case CONSTANT_SPEED:
//保持上次的速度不变。只更新距离
tracker->distance += tracker->speed * dt;
break;
case STATIC:
case WOBBLE:
// 速度清零,抑制漂移
memset(tracker->velocity, 0, sizeof(tracker->velocity));
tracker->speed = 0.0f;
memset(tracker->acc_world_unfiltered_prev, 0, sizeof(tracker->acc_world_unfiltered_prev));
memset(tracker->acc_world_filtered, 0, sizeof(tracker->acc_world_filtered));
memset(tracker->acc_world_lpf, 0, sizeof(tracker->acc_world_lpf)); // 清理新增的LPF状态
#if XTELL_TEST
debug2.acc_magnitude = 0;
#endif
break;
case FALLEN:
// TODO
break;
default:
break;
}
#if 1
float linear_acc_device[3];
float linear_acc_world[3];
float tmp_world_acc[3];
// 在设备坐标系下,移除重力,得到线性加速度
q_remove_gravity_with_quaternion(acc_device_ms2, quaternion_data, linear_acc_device);
// 将设备坐标系下的线性加速度,旋转到世界坐标系
q_transform_to_world_with_quaternion(linear_acc_device, quaternion_data, tmp_world_acc);
float all_world_mag = sqrtf(tmp_world_acc[0] * tmp_world_acc[0] +
tmp_world_acc[1] * tmp_world_acc[1] +
tmp_world_acc[2] * tmp_world_acc[2]);
static int count = 0;
if(count > 100){
xlog("===original(g): x %.2f, y %.2f, z %.2f===\n",acc_g[0],acc_g[1],acc_g[2]);
xlog("===world(m/s^2) no g: x %.2f, y %.2f, z %.2f, all %.2f===\n",tmp_world_acc[0],tmp_world_acc[1],tmp_world_acc[2],all_world_mag); //去掉重力加速度
xlog("===gyr(dps) : x %.2f, y %.2f, z %.2f===\n",gyr_dps[0],gyr_dps[1],gyr_dps[2]); //angle
xlog("===angle : x %.2f, y %.2f, z %.2f,===\n",angle[0],angle[1],angle[2]);
count = 0;
}
count++;
#endif
}
/**
* @brief 滑雪数据计算
*
* @param acc_data_buf 传入的三轴加速度数据
* @param gyr_data_buf 传入的三轴陀螺仪数据
* @param angle_data 传入的欧若拉角数据
* @return BLE_send_data_t 要发送给蓝牙的数据
*/
BLE_send_data_t sensor_processing_task(signed short* acc_data_buf, signed short* gyr_data_buf, float* angle_data, float* quaternion) {
static int initialized = 0;
static float acc_data_g[3];
static float gyr_data_dps[3];
if(quaternion != NULL){
memcpy(quaternion_data, quaternion, 4 * sizeof(float));
}
// const float delta_time = DELTA_TIME+0.01f;
// const float delta_time = DELTA_TIME + 0.005f;
const float delta_time = DELTA_TIME;
BLE_send_data_t BLE_send_data;
if (!initialized) {
skiing_tracker_init(&my_skiing_tracker);
initialized = 1;
printf("Skiing Tracker Initialized. Waiting for sensor calibration...\n");
}
#if ACC_RANGE==2
// 加速度 LSB to g
acc_data_g[0] = (float)acc_data_buf[0] / 16384.0f;
acc_data_g[1] = (float)acc_data_buf[1] / 16384.0f;
acc_data_g[2] = (float)acc_data_buf[2] / 16384.0f;
#endif
#if ACC_RANGE==4
// 加速度 LSB to g
acc_data_g[0] = (float)acc_data_buf[0] / 8192.0f;
acc_data_g[1] = (float)acc_data_buf[1] / 8192.0f;
acc_data_g[2] = (float)acc_data_buf[2] / 8192.0f;
#endif
#if ACC_RANGE==8
//±8g 4096
acc_data_g[0] = (float)acc_data_buf[0] / 4096.0f; //ax
acc_data_g[1] = (float)acc_data_buf[1] / 4096.0f; //ay
acc_data_g[2] = (float)acc_data_buf[2] / 4096.0f; //az
#endif
#if ACC_RANGE==16
//±16g 2048
acc_data_g[0] = (float)acc_data_buf[0] / 2048.0f; //ax
acc_data_g[1] = (float)acc_data_buf[1] / 2048.0f; //ay
acc_data_g[2] = (float)acc_data_buf[2] / 2048.0f; //az
#endif
// 陀螺仪 LSB to dps (度/秒)
// ±2000dps量程下转换系数约为 0.061
gyr_data_dps[0] = (float)gyr_data_buf[0] * 0.061f;
gyr_data_dps[1] = (float)gyr_data_buf[1] * 0.061f;
gyr_data_dps[2] = (float)gyr_data_buf[2] * 0.061f;
skiing_tracker_update(&my_skiing_tracker, acc_data_g, gyr_data_dps, angle_data, delta_time);
BLE_send_data.skiing_state = my_skiing_tracker.state;
for (int i = 0; i < 3; i++) {
#ifdef XTELL_TEST
BLE_send_data.acc_data[i] = (short)(acc_data_g[i] * 9.8f) * 100; //cm/^s2
BLE_send_data.gyr_data[i] = (short)gyr_data_dps[i]; //dps
BLE_send_data.angle_data[i] = angle_data[i];
#else
BLE_send_data.acc_data[i] = (short)acc_data_buf[i]; //原始adc数据
BLE_send_data.gyr_data[i] = (short)gyr_data_buf[i]; //原始adc数据
BLE_send_data.angle_data[i] = angle_data[i];
#endif
}
BLE_send_data.speed_cms = (int)(my_skiing_tracker.speed * 100);
BLE_send_data.distance_cm = (int)(my_skiing_tracker.distance * 100);
// printf("Calculate the time interval =============== end\n");
return BLE_send_data;
}

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@ -0,0 +1,88 @@
#ifndef SKIING_TRACKER_H
#define SKIING_TRACKER_H
#include "../xtell.h"
// 定义滑雪者可能的状态
typedef enum {
STATIC, // 静止或动态稳定0
NO_CONSTANT_SPEED, // 正在滑雪非匀速1
CONSTANT_SPEED, // 正在滑雪匀速2
WOBBLE, // 正在原地旋转3
WHEEL, // 转弯4
FALLEN, // 已摔倒5
TAKING_OFF, // 起跳冲击阶段6
IN_AIR, // 空中失重阶段7
LANDING, // 落地冲击阶段8
STOP_DETECTION, // 停止检测9
UNKNOWN // 未知状态10
} skiing_state_t;
#define VARIANCE_BUFFER_SIZE 5 // 用于计算方差的数据窗口大小 (5个样本 @ 100Hz = 50ms),减小延迟,提高实时性
#define DELTA_TIME 0.01f
// 追踪器数据结构体
typedef struct {
// 公开数据
float velocity[3]; // 当前速度 (x, y, z),单位: m/s
float distance; // 总滑行距离,单位: m
float speed; // 当前速率 (标量),单位: m/s
skiing_state_t state; // 当前滑雪状态
// 内部计算使用的私有成员
float acc_no_g[3]; // 去掉重力分量后的加速度
// 用于空中距离计算
float time_in_air; // 滞空时间计时器
float initial_velocity_on_takeoff[3]; // 起跳瞬间的速度向量
int airborne_entry_counter; // 进入空中状态的确认计数器
int grounded_entry_counter; // 落地确认计数器
// --- 内部计算使用的私有成员 ---
// 用于动态零速更新和旋转检测的缓冲区
float acc_buffer[VARIANCE_BUFFER_SIZE][3]; // 加速度数据窗口
float gyr_buffer[VARIANCE_BUFFER_SIZE][3]; // 角速度数据窗口
int buffer_index; // 缓冲区当前索引
int buffer_filled; // 缓冲区是否已填满的标志
// 用于高通滤波器(巴特沃斯一阶滤波器)的私有成员,以消除加速度的直流偏置
float acc_world_filtered[3]; //过滤过的
float acc_world_unfiltered_prev[3]; //上一次没过滤的
float acc_world_lpf[3]; // 经过低通滤波后的世界坐标系加速度
} skiing_tracker_t;
//ble发送的数据
typedef struct{ //__attribute__((packed)){ //该结构体取消内存对齐
char sensor_state;
char skiing_state;
int speed_cms; //求出的速度cm/s
int distance_cm; //求出的距离cm
short acc_data[3]; //三轴加速度, g
short gyr_data[3]; //三轴陀螺仪, dps
float angle_data[3]; //欧若拉角
}BLE_send_data_t;
typedef struct{
int acc_KS[3]; //卡尔曼后LSB转换后的 三轴加速度数据cm/s^2
int gyr_KS_dps[3]; //卡尔曼后LSB to dps 三轴陀螺仪数据
int angle_KS[3]; //卡尔曼后,计算得到的欧若拉角数据
}BLE_KS_send_data_t;
#ifdef XTELL_TEST
typedef struct{
float acc_variance; //三轴加速度方差之和
float gyr_variance; //三轴陀螺仪方差之和
float acc_magnitude; //三轴加速度模长
float gyr_magnitude; //三轴陀螺仪模长
}debug_t;
#endif
/**
* @brief 初始化滑雪追踪器
*
* @param tracker 指向 skiing_tracker_t 结构体的指针
*/
void skiing_tracker_init(skiing_tracker_t *tracker);
BLE_send_data_t sensor_processing_task(signed short* acc_data_buf, signed short* gyr_data_buf, float* angle_data, float* quaternion);
#endif // SKIING_TRACKER_H

View File

@ -1,8 +1,12 @@
/*
发送数据给上位机的,需要将log打印出口关闭
*/
#include "ano_protocol.h"
#include "asm/uart_dev.h"
#include "app_config.h" // 需要包含这个头文件来获取 TCFG_ONLINE_TX_PORT 等宏定义
#include "app_config.h"
// 定义匿名协议常量
// 定义协议常量
#define ANO_FRAME_HEADER 0xAA
#define ANO_TO_COMPUTER_ADDR 0xFF
@ -10,7 +14,7 @@
static const uart_bus_t *ano_uart_dev = NULL;
/**
* @brief 计算并填充匿名协议的校验和
* @brief 计算并填充协议的校验和
* @param frame_buffer 指向数据帧缓冲区的指针
*/
static void ano_calculate_checksum(u8 *frame_buffer) {
@ -35,7 +39,7 @@ static void ano_calculate_checksum(u8 *frame_buffer) {
}
/**
* @brief 初始化用于匿名上位机通信的串口
* @brief 初始化用于上位机通信的串口
*/
int ano_protocol_init(u32 baudrate) {
#if TCFG_UART0_ENABLE==0
@ -47,7 +51,6 @@ int ano_protocol_init(u32 baudrate) {
struct uart_platform_data_t ut_arg = {0};
// TCFG_ONLINE_TX_PORT 和 TCFG_ONLINE_RX_PORT 通常在 app_config.h 中定义
// 请确保您的 app_config.h 中有正确的引脚配置
ut_arg.tx_pin = TCFG_ONLINE_TX_PORT;
ut_arg.rx_pin = (u8)-1; // -1 表示不使用该引脚,因为我们只发送数据
ut_arg.baud = baudrate;

View File

@ -1,14 +1,11 @@
/*
使用四元数求角度和去掉重力分量
*/
#include "skiing_tracker.h"
#include "../sensor/SC7U22.h"
#include <math.h>
#include <string.h>
#define G_ACCELERATION 9.81f
#define DEG_TO_RAD (3.14159265f / 180.0f)
#define ENABLE_XLOG 1
#ifdef xlog
#undef xlog
@ -19,83 +16,13 @@
#define xlog(format, ...) ((void)0)
#endif
// --- 静止检测 ---
//两个判断是否静止的必要条件:动态零速更新(ZUPT)阈值
// 加速方差阈值,提高阈值,让“刹车”更灵敏,以便在波浪式前进等慢速漂移时也能触发零速更新
#define STOP_ACC_VARIANCE_THRESHOLD 0.2f
// 陀螺仪方差阈值
#define STOP_GYR_VARIANCE_THRESHOLD 5.0f
// 静止时候的陀螺仪模长
#define STOP_GYR_MAG_THRESHOLD 15
// --- --- ---
// --- 启动滑雪阈值 ---
// 加速度模长与重力的差值大于此值,认为开始运动;降低阈值,让“油门”更灵敏,以便能捕捉到真实的慢速启动
#define START_ACC_MAG_THRESHOLD 1.0f //0.5、1
// 陀螺仪方差阈值,以允许启动瞬间的正常抖动,但仍能过滤掉混乱的、非滑雪的晃动。
#define START_GYR_VARIANCE_THRESHOLD 15.0f
// --- --- ---
#define G_ACCELERATION 9.81f
#define DEG_TO_RAD (3.14159265f / 180.0f)
// --- 滑雪过程 ---
//加速度 模长(不含重力),低于此值视为 在做匀速运动
#define SKIING_ACC_MAG_THRESHOLD 0.5f
//陀螺仪 模长,高于此值视为 摔倒了
#define FALLEN_GRY_MAG_THRESHOLD 2000.0f //未确定
// --- --- ---
// --- 原地旋转抖动 ---
// 加速度 方差 阈值。此值比 静止检测 阈值更宽松,
#define WOBBLE_ACC_VARIANCE_THRESHOLD 0.5f
// 加速度 模长 阈值
#define WOBBLE_ACC_MAG_THRESHOLD 1.0f
// 角速度 总模长 大于此值(度/秒),认为正在进行非滑雪的旋转或摆动
#define ROTATION_GYR_MAG_THRESHOLD 30.0f
// --- --- ---
// --- 滑雪转弯动 ---
// 加速度 方差 阈值,大于此值,滑雪过程可能发生了急转弯
#define WHEEL_ACC_VARIANCE_THRESHOLD 7.0f
// 角速度 总模长 大于此值(度/秒),认为滑雪过程中进行急转弯
#define WHEEL_GYR_MAG_THRESHOLD 500.0f //
// --- --- ---
// --- 跳跃 ---
// 加速度模长低于此值(g),认为进入失重状态(IN_AIR)
#define AIRBORNE_ACC_MAG_LOW_THRESHOLD 0.4f
// 加速度模长高于此值(g),认为发生落地冲击(LANDING)
#define LANDING_ACC_MAG_HIGH_THRESHOLD 3.5f
// 起跳加速度阈值(g)用于进入TAKING_OFF状态
#define TAKEOFF_ACC_MAG_HIGH_THRESHOLD 1.8f
// 进入空中状态确认计数需要连续3个采样点加速度低于阈值才判断为起跳
#define AIRBORNE_CONFIRM_COUNT 3
// 落地状态确认计数加速度恢复到1g附近并持续2个采样点(20ms)则认为已落地
#define GROUNDED_CONFIRM_COUNT 2
// 最大滞空时间(秒),超过此时间强制认为已落地,防止状态锁死
#define MAX_TIME_IN_AIR 12.5f
// --- --- ---
// --- 用于消除积分漂移的滤波器和阈值 ---
// 高通滤波器系数 (alpha)。alpha 越接近1滤除低频(直流偏移)的效果越强,但可能滤掉真实的慢速运动。
// alpha = RC / (RC + dt)参考RC电路而来fc ≈ (1 - alpha) / (2 * π * dt)
#define HPF_ALPHA 0.999f
//0.995f 0.08 Hz 的信号
//0.999f 0.0159 Hz
// --- --- ---
// --- 低通滤波器 ---
// 低通滤波器系数 (alpha)。alpha 越小,滤波效果越强(更平滑),但延迟越大。
// alpha 推荐范围 0.7 ~ 0.95。可以从 0.85 开始尝试。
#define LPF_ALPHA 0.7f
// 加速度死区阈值 (m/s^2)。低于此阈值的加速度被认为是噪声,不参与积分。
// 设得太高会忽略真实的慢速启动,设得太低则无法有效抑制噪声。
//参考0.2f ~ 0.4f
#define ACC_DEAD_ZONE_THRESHOLD 0.05f
// --- 模拟摩擦力,进行速度衰减 ---
#define SPEED_ATTENUATION 1.0f //暂不模拟
BLE_KS_send_data_t KS_data;
static float quaternion_data[4];
#ifdef XTELL_TEST
debug_t debug1;
@ -126,7 +53,7 @@ void stop_detection(void){
}
/**
* @brief 初始化滑雪追踪器
* @brief 初始化
*
* @param tracker
*/
@ -140,18 +67,6 @@ void skiing_tracker_init(skiing_tracker_t *tracker)
tracker->state = STATIC;
}
/**
* @brief 当检测到落地时,计算空中的水平飞行距离并累加到总距离
*/
static void calculate_air_distance(skiing_tracker_t *tracker) {
float horizontal_speed_on_takeoff = sqrtf(
tracker->initial_velocity_on_takeoff[0] * tracker->initial_velocity_on_takeoff[0] +
tracker->initial_velocity_on_takeoff[1] * tracker->initial_velocity_on_takeoff[1]
);
float distance_in_air = horizontal_speed_on_takeoff * tracker->time_in_air;
tracker->distance += distance_in_air;
}
/**
@ -178,7 +93,7 @@ void q_remove_gravity_with_quaternion(const float *acc_device, const float *q, f
}
/**
* @brief 使用四元数将设备坐标系的线性加速度转换到世界坐标系
* @brief 使用四元数将设备坐标系的线性加速度转换到世界坐标系,并且移除重力分量
* @details 同样,此方法比使用欧拉角更优。
* @param acc_linear_device 输入:设备坐标系下的线性加速度 [x, y, z]
* @param q 输入:表示姿态的四元数 [w, x, y, z]
@ -202,208 +117,6 @@ void q_transform_to_world_with_quaternion(const float *acc_linear_device, const
}
/**
* @brief 计算缓冲区内三轴数据的方差之和
*
* @param buffer 传进来的三轴数据:陀螺仪/加速度
* @return float 返回方差和
*/
static float calculate_variance(float buffer[VARIANCE_BUFFER_SIZE][3])
{
float mean[3] = {0};
float variance[3] = {0};
// 计算均值
for (int i = 0; i < VARIANCE_BUFFER_SIZE; i++) {
mean[0] += buffer[i][0];
mean[1] += buffer[i][1];
mean[2] += buffer[i][2];
}
mean[0] /= VARIANCE_BUFFER_SIZE;
mean[1] /= VARIANCE_BUFFER_SIZE;
mean[2] /= VARIANCE_BUFFER_SIZE;
// 计算方差
for (int i = 0; i < VARIANCE_BUFFER_SIZE; i++) {
variance[0] += (buffer[i][0] - mean[0]) * (buffer[i][0] - mean[0]);
variance[1] += (buffer[i][1] - mean[1]) * (buffer[i][1] - mean[1]);
variance[2] += (buffer[i][2] - mean[2]) * (buffer[i][2] - mean[2]);
}
variance[0] /= VARIANCE_BUFFER_SIZE;
variance[1] /= VARIANCE_BUFFER_SIZE;
variance[2] /= VARIANCE_BUFFER_SIZE;
// 返回三轴方差之和,作为一个综合的稳定度指标
return variance[0] + variance[1] + variance[2];
}
/**
* @brief 摩擦力模拟,进行速度衰减
*
* @param tracker
*/
void forece_of_friction(skiing_tracker_t *tracker){
// 增加速度衰减,模拟摩擦力
tracker->velocity[0] *= SPEED_ATTENUATION;
tracker->velocity[1] *= SPEED_ATTENUATION;
tracker->velocity[2] = 0; // 垂直速度强制归零
}
/**
* @brief 状态机更新
*
* @param tracker 传入同步修改后传出
* @param acc_device_ms2 三轴加速度m/s^2
* @param gyr_dps 三轴陀螺仪dps
*/
static void update_state_machine(skiing_tracker_t *tracker, const float *acc_device_ms2, const float *gyr_dps)
{
// 缓冲区未填满时,不进行状态判断,默认为静止
if (!tracker->buffer_filled) {
tracker->state = STATIC;
return;
}
// --- 计算关键指标 ---
float acc_variance = calculate_variance(tracker->acc_buffer); // 计算加速度方差
float gyr_variance = calculate_variance(tracker->gyr_buffer); // 计算陀螺仪方差
float gyr_magnitude = sqrtf(gyr_dps[0]*gyr_dps[0] + gyr_dps[1]*gyr_dps[1] + gyr_dps[2]*gyr_dps[2]); //dps
float acc_magnitude = sqrtf(acc_device_ms2[0]*acc_device_ms2[0] + acc_device_ms2[1]*acc_device_ms2[1] + acc_device_ms2[2]*acc_device_ms2[2]); //m/s^s
float acc_magnitude_g = acc_magnitude / G_ACCELERATION; // 转换为g单位用于跳跃判断
#ifdef XTELL_TEST
debug1.acc_variance =acc_variance;
debug1.gyr_variance =gyr_variance;
debug1.gyr_magnitude=gyr_magnitude;
debug1.acc_magnitude=fabsf(acc_magnitude - G_ACCELERATION);
#endif
// --- 状态机逻辑 (核心修改区域) ---
#if 0 //暂时不考虑空中
// 1. 空中/落地状态的后续处理
if (tracker->state == IN_AIR) {
// A. 检测巨大冲击 -> 落地
if (acc_magnitude_g > LANDING_ACC_MAG_HIGH_THRESHOLD) {
tracker->state = LANDING;
// B. 检测超时 -> 强制落地 (安全机制)
} else if (tracker->time_in_air > MAX_TIME_IN_AIR) {
tracker->state = LANDING;
// C. 检测恢复正常重力 (平缓落地)
} else if (acc_magnitude_g > 0.8f && acc_magnitude_g < 1.5f) {
tracker->grounded_entry_counter++;
if (tracker->grounded_entry_counter >= GROUNDED_CONFIRM_COUNT) {
tracker->state = LANDING;
}
} else {
tracker->grounded_entry_counter = 0;
}
return; // 在空中或刚切换到落地,结束本次状态判断
}
// 2. 严格的 "起跳->空中" 状态转换逻辑
// 只有当处于滑行状态时,才去检测起跳意图
if (tracker->state == NO_CONSTANT_SPEED || tracker->state == CONSTANT_SPEED || tracker->state == WHEEL) {
if (acc_magnitude_g > TAKEOFF_ACC_MAG_HIGH_THRESHOLD) {
tracker->state = TAKING_OFF;
tracker->airborne_entry_counter = 0; // 准备检测失重
return;
}
}
// 只有在TAKING_OFF状态下才去检测是否进入失重
if (tracker->state == TAKING_OFF) {
if (acc_magnitude_g < AIRBORNE_ACC_MAG_LOW_THRESHOLD) {
tracker->airborne_entry_counter++;
if (tracker->airborne_entry_counter >= AIRBORNE_CONFIRM_COUNT) {
memcpy(tracker->initial_velocity_on_takeoff, tracker->velocity, sizeof(tracker->velocity));
tracker->time_in_air = 0;
tracker->state = IN_AIR;
tracker->airborne_entry_counter = 0;
tracker->grounded_entry_counter = 0;
return;
}
} else {
// 如果在起跳冲击后一段时间内没有失重,说明只是一个颠簸,恢复滑行
// 可以加一个小的超时计数器,这里为了简单先直接恢复
tracker->state = NO_CONSTANT_SPEED;
}
return; // 无论是否切换,都结束本次判断
}
#endif
// --- 静止判断 ---
if (acc_variance < STOP_ACC_VARIANCE_THRESHOLD && gyr_variance < STOP_GYR_VARIANCE_THRESHOLD && gyr_magnitude < STOP_GYR_MAG_THRESHOLD) {
tracker->state = STATIC;
return;
}
// --- 地面状态切换逻辑 ---
switch (tracker->state) {
case LANDING:
tracker->state = STATIC;
break;
case STATIC:
// 优先判断是否进入 WOBBLE 状态
// 条件:陀螺仪活动剧烈,但整体加速度变化不大(说明是原地转或晃)
if (gyr_magnitude > ROTATION_GYR_MAG_THRESHOLD && fabsf(acc_magnitude - G_ACCELERATION) < WOBBLE_ACC_MAG_THRESHOLD) {
tracker->state = WOBBLE;
}
// 只有在陀螺仪和加速度都满足“前进”特征时,才启动
else if (gyr_variance > START_GYR_VARIANCE_THRESHOLD && fabsf(acc_magnitude - G_ACCELERATION) > START_ACC_MAG_THRESHOLD) {
tracker->state = NO_CONSTANT_SPEED;
}
break;
case WOBBLE:
// 从 WOBBLE 状态启动的条件应该和从 STATIC 启动一样严格
if (gyr_variance < START_GYR_VARIANCE_THRESHOLD * 2 && fabsf(acc_magnitude - G_ACCELERATION) > START_ACC_MAG_THRESHOLD) {
tracker->state = NO_CONSTANT_SPEED;
}
// 如果陀螺仪活动减弱,则可能恢复静止
else if (gyr_magnitude < ROTATION_GYR_MAG_THRESHOLD * 0.8f) { // 增加迟滞,避免抖动
// 不直接跳回STATIC而是依赖下一轮的全局静止判断
}
break;
case NO_CONSTANT_SPEED: //非匀速状态
//暂时不考虑摔倒
// if (gyr_magnitude > FALLEN_GRY_MAG_THRESHOLD) {
// tracker->state = FALLEN; //摔倒
// } else
if (gyr_magnitude > WHEEL_GYR_MAG_THRESHOLD && acc_variance > WHEEL_ACC_VARIANCE_THRESHOLD) {
tracker->state = WHEEL; //转弯
} else if (fabsf(acc_magnitude - G_ACCELERATION) < SKIING_ACC_MAG_THRESHOLD) {
tracker->state = CONSTANT_SPEED; //匀速
}
break;
case CONSTANT_SPEED: //匀速状态
if (fabsf(acc_magnitude - G_ACCELERATION) > START_ACC_MAG_THRESHOLD) {
tracker->state = NO_CONSTANT_SPEED;
}
//TODO可以添加进入转弯或摔倒的判断
break;
case WHEEL:
// 从转弯状态,检查转弯是否结束
// 如果角速度和加速度方差都降下来了,就回到普通滑行状态
if (gyr_magnitude < WHEEL_GYR_MAG_THRESHOLD * 0.8f && acc_variance < WHEEL_ACC_VARIANCE_THRESHOLD * 0.8f) { // 乘以一个滞后系数避免抖动
tracker->state = NO_CONSTANT_SPEED;
}
break;
case FALLEN:
// TODO回到 STATIC
break;
}
}
/**
* @brief 主更新函数
*
@ -427,139 +140,46 @@ void skiing_tracker_update(skiing_tracker_t *tracker, float *acc_g, float *gyr_d
acc_device_ms2[1] = acc_g[1] * G_ACCELERATION;
acc_device_ms2[2] = acc_g[2] * G_ACCELERATION;
// 将最新数据存入缓冲区
memcpy(tracker->acc_buffer[tracker->buffer_index], acc_device_ms2, sizeof(acc_device_ms2));
memcpy(tracker->gyr_buffer[tracker->buffer_index], gyr_dps, 3 * sizeof(float));
tracker->buffer_index++;
if (tracker->buffer_index >= VARIANCE_BUFFER_SIZE) {
tracker->buffer_index = 0;
tracker->buffer_filled = 1; // 标记缓冲区已满
}
// --- 更新状态机 ---
update_state_machine(tracker, acc_device_ms2, gyr_dps);
// --- 根据状态执行不同的计算逻辑 ---
switch (tracker->state) {
case TAKING_OFF:
tracker->speed = 0.0f;
break;
case IN_AIR:
// 在空中时,只累加滞空时间
tracker->time_in_air += dt;
break;
case LANDING:
// 刚落地,计算空中距离
calculate_air_distance(tracker);
// 清理速度和滤波器状态,为恢复地面追踪做准备
memset(tracker->velocity, 0, sizeof(tracker->velocity));
tracker->speed = 0;
memset(tracker->acc_world_unfiltered_prev, 0, sizeof(tracker->acc_world_unfiltered_prev));
memset(tracker->acc_world_filtered, 0, sizeof(tracker->acc_world_filtered));
memset(tracker->acc_world_lpf, 0, sizeof(tracker->acc_world_lpf)); // 清理新增的LPF状态
break;
case WHEEL:
case NO_CONSTANT_SPEED:
float linear_acc_device[3];
float linear_acc_world[3];
// 在设备坐标系下,移除重力,得到线性加速度
q_remove_gravity_with_quaternion(acc_device_ms2, quaternion_data, linear_acc_device);
// 将设备坐标系下的线性加速度,旋转到世界坐标系
q_transform_to_world_with_quaternion(linear_acc_device, quaternion_data, linear_acc_world);
// 将最终用于积分的加速度存入 tracker 结构体
memcpy(tracker->acc_no_g, linear_acc_world, sizeof(linear_acc_world));
float acc_world_temp[3]; // 临时变量存储当前周期的加速度
for (int i = 0; i < 2; i++) { // 只处理水平方向的 x 和 y 轴
// --- 核心修改:颠倒滤波器顺序为 HPF -> LPF ---
// 1. 高通滤波 (HPF) 先行: 消除因姿态误差导致的重力泄漏(直流偏置)
// HPF的瞬态响应会产生尖峰这是正常的。
tracker->acc_world_filtered[i] = HPF_ALPHA * (tracker->acc_world_filtered[i] + tracker->acc_no_g[i] - tracker->acc_world_unfiltered_prev[i]);
tracker->acc_world_unfiltered_prev[i] = tracker->acc_no_g[i];
// 2. 低通滤波 (LPF) 殿后: 平滑掉HPF产生的尖峰和传感器自身的高频振动噪声。
// 这里使用 tracker->acc_world_filtered[i] 作为LPF的输入。
tracker->acc_world_lpf[i] = (1.0f - LPF_ALPHA) * tracker->acc_world_filtered[i] + LPF_ALPHA * tracker->acc_world_lpf[i];
// 将最终处理完的加速度值存入临时变量
acc_world_temp[i] = tracker->acc_world_lpf[i];
}
// 计算处理后加速度的水平模长
float acc_horizontal_mag = sqrtf(acc_world_temp[0] * acc_world_temp[0] +
acc_world_temp[1] * acc_world_temp[1]);
#if XTELL_TEST
debug2.acc_magnitude = acc_horizontal_mag;
#endif
// 应用死区,并积分
if (acc_horizontal_mag > ACC_DEAD_ZONE_THRESHOLD) {
tracker->velocity[0] += acc_world_temp[0] * dt;
tracker->velocity[1] += acc_world_temp[1] * dt;
}
// 更新速度和距离
tracker->speed = sqrtf(tracker->velocity[0] * tracker->velocity[0] +
tracker->velocity[1] * tracker->velocity[1]);
tracker->distance += tracker->speed * dt;
break;
case CONSTANT_SPEED:
//保持上次的速度不变。只更新距离
tracker->distance += tracker->speed * dt;
break;
case STATIC:
case WOBBLE:
// 速度清零,抑制漂移
memset(tracker->velocity, 0, sizeof(tracker->velocity));
tracker->speed = 0.0f;
memset(tracker->acc_world_unfiltered_prev, 0, sizeof(tracker->acc_world_unfiltered_prev));
memset(tracker->acc_world_filtered, 0, sizeof(tracker->acc_world_filtered));
memset(tracker->acc_world_lpf, 0, sizeof(tracker->acc_world_lpf)); // 清理新增的LPF状态
#if XTELL_TEST
debug2.acc_magnitude = 0;
#endif
break;
case FALLEN:
// TODO
break;
default:
break;
}
#if 1
float linear_acc_device[3];
float linear_acc_world[3];
#if 1 //测试禁止状态下陀螺仪的三轴加速度,去掉重力分量后是否正常
float tmp_device_acc[3];
float tmp_world_acc[3];
// 在设备坐标系下,移除重力,得到线性加速度
q_remove_gravity_with_quaternion(acc_device_ms2, quaternion_data, linear_acc_device);
// remove_gravity_in_device_frame(acc_device_ms2,angle,tmp_device_acc);
// transform_acc_to_world_frame(acc_device_ms2,angle,tmp_world_acc);
// 将设备坐标系下的线性加速度,旋转到世界坐标系
q_transform_to_world_with_quaternion(linear_acc_device, quaternion_data, tmp_world_acc);
q_remove_gravity_with_quaternion(acc_device_ms2,quaternion_data,tmp_device_acc);
q_transform_to_world_with_quaternion(tmp_device_acc,quaternion_data,tmp_world_acc);
// 计算处理后加速度的水平模长
float all_device_mag = sqrtf(tmp_device_acc[0] * tmp_device_acc[0] +
tmp_device_acc[1] * tmp_device_acc[1] +
tmp_device_acc[2] * tmp_device_acc[2]);
float all_world_mag = sqrtf(tmp_world_acc[0] * tmp_world_acc[0] +
tmp_world_acc[1] * tmp_world_acc[1] +
tmp_world_acc[2] * tmp_world_acc[2]);
float gx_proj = 2.0f * (quaternion_data[1] * quaternion_data[3] - quaternion_data[0] * quaternion_data[2]);
float gy_proj = 2.0f * (quaternion_data[0] * quaternion_data[1] + quaternion_data[2] * quaternion_data[3]);
float gz_proj = quaternion_data[0] * quaternion_data[0] - quaternion_data[1] * quaternion_data[1] - quaternion_data[2] * quaternion_data[2] + quaternion_data[3] * quaternion_data[3];
static int count = 0;
if(count > 100){
xlog("===original(g): x %.2f, y %.2f, z %.2f===\n",acc_g[0],acc_g[1],acc_g[2]);
xlog("===world(m/s^2) no g: x %.2f, y %.2f, z %.2f, all %.2f===\n",tmp_world_acc[0],tmp_world_acc[1],tmp_world_acc[2],all_world_mag); //去掉重力加速度
xlog("===device(m/s^2) no g: x %.2f, y %.2f, z %.2f, all %.2f===\n",tmp_device_acc[0],tmp_device_acc[1],tmp_device_acc[2],all_device_mag);
xlog("===world(m/s^2) no g: x %.2f, y %.2f, z %.2f, all %.2f===\n",tmp_world_acc[0],tmp_world_acc[1],tmp_world_acc[2],all_world_mag);
xlog("===gyr(dps) : x %.2f, y %.2f, z %.2f, all %.2f===\n",gyr_dps[0],gyr_dps[1],gyr_dps[2]); //angle
xlog("===angle : x %.2f, y %.2f, z %.2f,===\n",angle[0],angle[1],angle[2]);
xlog("GRAVITY VECTOR in device frame: gx=%.2f, gy=%.2f, gz=%.2f\n", gx_proj, gy_proj, gz_proj);
extern mmc5603nj_cal_data_t cal_data;
xlog("cal_data:X: %.4f, Y: %.4f, Z: %.4f\n", cal_data.offset_x,cal_data.offset_y,cal_data.offset_z);
count = 0;
}
count++;
#endif
}
@ -577,7 +197,6 @@ BLE_send_data_t sensor_processing_task(signed short* acc_data_buf, signed short*
static int initialized = 0;
static float acc_data_g[3];
static float gyr_data_dps[3];
if(quaternion != NULL){
memcpy(quaternion_data, quaternion, 4 * sizeof(float));
}
@ -630,21 +249,21 @@ BLE_send_data_t sensor_processing_task(signed short* acc_data_buf, signed short*
skiing_tracker_update(&my_skiing_tracker, acc_data_g, gyr_data_dps, angle_data, delta_time);
BLE_send_data.skiing_state = my_skiing_tracker.state;
for (int i = 0; i < 3; i++) {
#ifdef XTELL_TEST
BLE_send_data.acc_data[i] = (short)(acc_data_g[i] * 9.8f) * 100; //cm/^s2
BLE_send_data.gyr_data[i] = (short)gyr_data_dps[i]; //dps
BLE_send_data.angle_data[i] = angle_data[i];
#else
BLE_send_data.acc_data[i] = (short)acc_data_buf[i]; //原始adc数据
BLE_send_data.gyr_data[i] = (short)gyr_data_buf[i]; //原始adc数据
BLE_send_data.angle_data[i] = angle_data[i];
#endif
}
BLE_send_data.speed_cms = (int)(my_skiing_tracker.speed * 100);
BLE_send_data.distance_cm = (int)(my_skiing_tracker.distance * 100);
// printf("Calculate the time interval =============== end\n");
// BLE_send_data.skiing_state = my_skiing_tracker.state;
// for (int i = 0; i < 3; i++) {
// #ifdef XTELL_TEST
// BLE_send_data.acc_data[i] = (short)(acc_data_g[i] * 9.8f) * 100; //cm/^s2
// BLE_send_data.gyr_data[i] = (short)gyr_data_dps[i]; //dps
// BLE_send_data.angle_data[i] = angle_data[i];
// #else
// BLE_send_data.acc_data[i] = (short)acc_data_buf[i]; //原始adc数据
// BLE_send_data.gyr_data[i] = (short)gyr_data_buf[i]; //原始adc数据
// BLE_send_data.angle_data[i] = angle_data[i];
// #endif
// }
// BLE_send_data.speed_cms = (int)(my_skiing_tracker.speed * 100);
// BLE_send_data.distance_cm = (int)(my_skiing_tracker.distance * 100);
// // printf("Calculate the time interval =============== end\n");
return BLE_send_data;
}

View File

@ -30,7 +30,7 @@ typedef struct {
skiing_state_t state; // 当前滑雪状态
// 内部计算使用的私有成员
float acc_no_g[3]; // 去掉重力分量后的加速度
float acc_world[3]; // 在世界坐标系下的加速度
// 用于空中距离计算
float time_in_air; // 滞空时间计时器

View File

@ -21,6 +21,9 @@
#include "calculate/skiing_tracker.h"
#include "xtell.h"
#include "./ano/ano_protocol.h"
#include "./sensor/MMC56.h"
#include "./sensor/BMP280.h"
#include "./sensor/AK8963.h"
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//宏定义
#define ENABLE_XLOG 1
@ -58,6 +61,7 @@ static u16 calculate_data_id;
static u8 sensor_data_buffer[SENSOR_DATA_BUFFER_SIZE];
static circle_buffer_t sensor_cb;
static int count = 0;
//--- test ---
// 全局变量
@ -217,9 +221,8 @@ void sensor_read_data(){
// status = SIX_SL_SC7U22_Angle_Output(1, combined_raw_data, tmp.angle, 0);
// status = Original_SL_SC7U22_Angle_Output(1, combined_raw_data, tmp.angle, 0);
status = Q_SL_SC7U22_Angle_Output(1, combined_raw_data, tmp.angle, 0, tmp.quaternion_output);
status = Q_SL_SC7U22_Angle_Output(1, combined_raw_data, tmp.angle,NULL, 0, tmp.quaternion_output);
int count = 0;
if(count > 100){
count = 0;
char log_buffer[100]; // 100个字符应该足够了
@ -238,7 +241,7 @@ void sensor_read_data(){
// status = SL_SC7U22_Angle_Output(0, combined_raw_data, tmp.angle, 0);
// status = SIX_SL_SC7U22_Angle_Output(0, combined_raw_data, tmp.angle, 0);
// status = Original_SL_SC7U22_Angle_Output(0, combined_raw_data, tmp.angle, 0);
status = Q_SL_SC7U22_Angle_Output(0, combined_raw_data, tmp.angle, 0, tmp.quaternion_output);
status = Q_SL_SC7U22_Angle_Output(0, combined_raw_data, tmp.angle,NULL, 0, tmp.quaternion_output);
memcpy(tmp.acc_data, &combined_raw_data[0], 3 * sizeof(signed short));
memcpy(tmp.gyr_data, &combined_raw_data[3], 3 * sizeof(signed short));
@ -293,7 +296,6 @@ void calculate_data(){
// xlog("=======end\n");
}
static int count = 0;
extern char xt_Check_Flag;
void BLE_send_data(){
// xlog("=======start\n");
@ -465,14 +467,12 @@ void sensor_measure(void){
static int calibration_done = 0;
char status = 0;
if(count_test1 >= 100){
count_test1 = 0;
xlog("count_test1\n");
}
count_test1++;
static sensor_data_t tmp;
mmc5603nj_mag_data_t mag_data;
SL_SC7U22_RawData_Read(tmp.acc_data,tmp.gyr_data);
// os_time_dly(1);
mmc5603nj_read_mag_data(&mag_data);
// xlog("=======sensor_read_data middle 1\n");
memcpy(&combined_raw_data[0], tmp.acc_data, 3 * sizeof(signed short));
memcpy(&combined_raw_data[3], tmp.gyr_data, 3 * sizeof(signed short));
@ -481,15 +481,15 @@ void sensor_measure(void){
// status = SL_SC7U22_Angle_Output(1, combined_raw_data, tmp.angle, 0);
// status = SIX_SL_SC7U22_Angle_Output(1, combined_raw_data, tmp.angle, 0);
// status = Original_SL_SC7U22_Angle_Output(1, combined_raw_data, tmp.angle, 0);
status = Q_SL_SC7U22_Angle_Output(1, combined_raw_data, tmp.angle, 0, tmp.quaternion_output);
status = Q_SL_SC7U22_Angle_Output(1, combined_raw_data, tmp.angle,&mag_data, 0, tmp.quaternion_output);
int count = 0;
if(count > 100){
count = 0;
char log_buffer[100];
// snprintf( log_buffer, sizeof(log_buffer),"status:%d\n",status);
// send_data_to_ble_client(&log_buffer,strlen(log_buffer));
xlog("status:%d\n", status);
xlog("RawData:AX=%d,AY=%d,AZ=%d,GX=%d,GY=%d,GZ=%d\r\n",combined_raw_data[0],combined_raw_data[1],combined_raw_data[2],combined_raw_data[3],combined_raw_data[4],combined_raw_data[5]);
}
count++;
@ -502,14 +502,23 @@ void sensor_measure(void){
// status = SL_SC7U22_Angle_Output(0, combined_raw_data, tmp.angle, 0);
// status = SIX_SL_SC7U22_Angle_Output(0, combined_raw_data, tmp.angle, 0);
// status = Original_SL_SC7U22_Angle_Output(0, combined_raw_data, tmp.angle, 0);
status = Q_SL_SC7U22_Angle_Output(0, combined_raw_data, tmp.angle, 0, tmp.quaternion_output);
status = Q_SL_SC7U22_Angle_Output(0, combined_raw_data, tmp.angle,&mag_data, 0, tmp.quaternion_output);
memcpy(tmp.acc_data, &combined_raw_data[0], 3 * sizeof(signed short));
memcpy(tmp.gyr_data, &combined_raw_data[3], 3 * sizeof(signed short));
BLE_send_data_t data_by_calculate = sensor_processing_task(tmp.acc_data, tmp.gyr_data,tmp.angle, tmp.quaternion_output);
extern void ano_send_attitude_data(float rol, float pit, float yaw, uint8_t fusion_sta) ;
ano_send_attitude_data(tmp.angle[0],tmp.angle[1],tmp.angle[2], 1);
ano_send_attitude_data(tmp.angle[0],tmp.angle[1],tmp.angle[2], 1);
}
// mmc5603nj_mag_data_t mag_data;
// mmc5603nj_read_mag_data(&mag_data);
// float temperature = mmc5603nj_get_temperature();
// count_test1++;
// if(count_test1 >500){
// count_test1 =0;
// xlog("Mag X: %.4f, Y: %.4f, Z: %.4f Gauss\n", mag_data.x, mag_data.y, mag_data.z);
// }
// xlog("=======sensor_read_data END\n");
}
@ -538,9 +547,22 @@ void xtell_task_create(void){
// os_time_dly(10);
// delay_2ms(10);
SL_SC7U22_Config();
// extern u8 LIS2DH12_Config(void);
// LIS2DH12_Config();
// if(bmp280_init() != 0){
// xlog("bmp280 init error\n");
// }
// float temp, press;
// bmp280_read_data(&temp, &press);
// xlog("get temp: %d, get press: %d\n",temp, press);
// MPU9250_Mag_Init();
//iic总线设备扫描
// extern void i2c_scanner_probe(void);
// i2c_scanner_probe();
xlog("xtell_task_create\n");
// 初始化环形缓冲区
@ -548,7 +570,7 @@ void xtell_task_create(void){
ano_protocol_init(115200);
create_process(&calculate_data_id, "calculate",NULL, sensor_measure, 10);
circle_buffer_init(&sensor_read, sensor_read_buffer, SENSOR_DATA_BUFFER_SIZE, sizeof(sensor_data_t));

View File

@ -0,0 +1,133 @@
#include "AK8963.h"
#include "math.h"
#include "os/os_api.h"
#include "../xtell.h"
#include "printf.h"
// 用于存放从Fuse ROM读取的磁力计灵敏度校准值
static float mag_asa_x = 1.0f;
static float mag_asa_y = 1.0f;
static float mag_asa_z = 1.0f;
// 磁力计在16-bit分辨率下的转换因子 (单位: uT/LSB)
#define MAG_RAW_TO_UT_FACTOR (4912.0f / 32760.0f)
/**
* @brief 初始化MPU9250的磁力计AK8963
* @return 0: 成功, 1: MPU9250连接失败, 2: AK8963连接失败
*/
u8 MPU9250_Mag_Init(void) {
u8 temp_data[3];
// --- 检查 MPU9250 连接并复位 ---
_gravity_sensor_get_ndata(MPU9250_ADDR_R, MPU9250_WHO_AM_I, temp_data, 1);
if (temp_data[0] != 0x71 && temp_data[0] != 0x73) {
printf("MPU9250 comm failed, read ID: 0x%X\n", temp_data[0]);
return 1;
}
printf("MPU9250 get id:0x%X\n", temp_data[0]);
gravity_sensor_command(MPU9250_ADDR_W, MPU9250_PWR_MGMT_1, 0x80); // 软复位
os_time_dly(10); // 等待复位完成
gravity_sensor_command(MPU9250_ADDR_W, MPU9250_PWR_MGMT_1, 0x01); // 退出睡眠,选择时钟源
os_time_dly(2);
// --- 强制复位 I2C Master 模块并开启旁路 ---
gravity_sensor_command(MPU9250_ADDR_W, MPU9250_USER_CTRL, 0x20);
os_time_dly(1);
gravity_sensor_command(MPU9250_ADDR_W, MPU9250_USER_CTRL, 0x00);
os_time_dly(1);
gravity_sensor_command(MPU9250_ADDR_W, MPU9250_INT_PIN_CFG, 0x02);
os_time_dly(2);
// --- 再次验证 AK8963 连接 ---
_gravity_sensor_get_ndata(AK8963_ADDR_R, AK8963_WIA, temp_data, 1);
if (temp_data[0] != 0x48) {
printf("AK8963 comm failed after final attempt, read ID: 0x%X\n", temp_data[0]);
return 2;
}
printf("AK8963 get id: 0x%X\n", temp_data[0]);
// ------------------ 配置 AK8963 ------------------
// Power-down模式
gravity_sensor_command(AK8963_ADDR_W, AK8963_CNTL1, 0x00);
os_time_dly(1);
// Fuse ROM access模式
gravity_sensor_command(AK8963_ADDR_W, AK8963_CNTL1, 0x0F);
os_time_dly(1);
_gravity_sensor_get_ndata(AK8963_ADDR_R, AK8963_ASAX, temp_data, 3);
// 计算校准系数
mag_asa_x = (float)(temp_data[0] - 128) / 256.0f + 1.0f;
mag_asa_y = (float)(temp_data[1] - 128) / 256.0f + 1.0f;
mag_asa_z = (float)(temp_data[2] - 128) / 256.0f + 1.0f;
// 再次进入Power-down模式
gravity_sensor_command(AK8963_ADDR_W, AK8963_CNTL1, 0x00);
os_time_dly(1);
// 设置工作模式16-bit分辨率100Hz连续测量模式 (0x16)
gravity_sensor_command(AK8963_ADDR_W, AK8963_CNTL1, 0x16);
os_time_dly(1);
printf("AK8963 configured successfully.\n");
return 0; // 初始化成功
}
/**
* @brief 读取磁力计的三轴原始数据
* @param mx, my, mz - 用于存放X, Y, Z轴数据的指针 (int16_t类型)
* @return 0: 成功, 1: 数据未就绪, 2: 数据溢出
*/
u8 MPU9250_Read_Mag_Raw(int16_t *mx, int16_t *my, int16_t *mz) {
u8 read_buf[7];
// 检查数据是否准备好 (使用8位读地址)
_gravity_sensor_get_ndata(AK8963_ADDR_R, AK8963_ST1, read_buf, 1);
if (!(read_buf[0] & 0x01)) {
return 1; // 数据未就绪
}
// 连续读取7个字节 (使用8位读地址)
_gravity_sensor_get_ndata(AK8963_ADDR_R, AK8963_HXL, read_buf, 7);
// 检查数据是否溢出
if (read_buf[6] & 0x08) {
return 2; // 数据溢出
}
// 组合数据
*mx = (int16_t)((read_buf[1] << 8) | read_buf[0]);
*my = (int16_t)((read_buf[3] << 8) | read_buf[2]);
*mz = (int16_t)((read_buf[5] << 8) | read_buf[4]);
return 0; // 读取成功
}
/**
* @brief 读取磁力计的三轴数据并转换为uT(微特斯拉) (此函数内部逻辑不变)
* @param mx, my, mz - 用于存放X, Y, Z轴数据的指针 (float类型)
* @return 0: 成功, 1: 数据未就绪, 2: 数据溢出
*/
u8 MPU9250_Read_Mag_uT(float *mx, float *my, float *mz) {
int16_t raw_mx, raw_my, raw_mz;
u8 status = MPU9250_Read_Mag_Raw(&raw_mx, &raw_my, &raw_mz);
if (status != 0) {
return status;
}
// 应用灵敏度校准并转换为uT单位
*mx = (float)raw_mx * mag_asa_x * MAG_RAW_TO_UT_FACTOR;
*my = (float)raw_my * mag_asa_y * MAG_RAW_TO_UT_FACTOR;
*mz = (float)raw_mz * mag_asa_z * MAG_RAW_TO_UT_FACTOR;
return 0;
}

View File

@ -0,0 +1,46 @@
// mpu9250_mag.h
#ifndef __MPU9250_MAG_H
#define __MPU9250_MAG_H
#include "stdint.h" // 假设你有标准整数类型u8 对应 uint8_t
#include "gSensor/gSensor_manage.h"
//==================================================================================
// MPU9250 和 AK8963 的 I2C 地址 (已转换为8位格式)
//==================================================================================
// MPU9250的7位地址是 0x68(接地)
#define MPU9250_ADDR_7BIT 0x69
#define MPU9250_ADDR_W (MPU9250_ADDR_7BIT << 1 | 0) // 8位写地址: 0xD0
#define MPU9250_ADDR_R (MPU9250_ADDR_7BIT << 1 | 1) // 8位读地址: 0xD1
// AK8963磁力计的7位地址是 0x0C
#define AK8963_ADDR_7BIT 0x0C
#define AK8963_ADDR_W (AK8963_ADDR_7BIT << 1 | 0) // 8位写地址: 0x18
#define AK8963_ADDR_R (AK8963_ADDR_7BIT << 1 | 1) // 8位读地址: 0x19
//==================================================================================
// MPU9250 相关寄存器 (用于开启旁路模式)
//==================================================================================
#define MPU9250_WHO_AM_I 0x75
#define MPU9250_INT_PIN_CFG 0x37
#define MPU9250_USER_CTRL 0x6A
#define MPU9250_PWR_MGMT_1 0x6B
//==================================================================================
// AK8963 磁力计相关寄存器
//==================================================================================
#define AK8963_WIA 0x00
#define AK8963_ST1 0x02
#define AK8963_HXL 0x03
#define AK8963_ST2 0x09
#define AK8963_CNTL1 0x0A
#define AK8963_ASAX 0x10
u8 MPU9250_Mag_Init(void);
u8 MPU9250_Read_Mag_Raw(int16_t *mx, int16_t *my, int16_t *mz);
u8 MPU9250_Read_Mag_uT(float *mx, float *my, float *mz);
#endif // __MPU9250_MAG_H

View File

@ -0,0 +1,178 @@
/*
气压计
*/
#include "BMP280.h"
#include <string.h>
#include "os/os_api.h"
#include "gSensor/gSensor_manage.h"
/*==================================================================================*/
/* BMP280 内部定义 */
/*==================================================================================*/
// 存储校准参数的静态全局变量
static uint16_t t1;
static int16_t t2, t3;
static uint16_t p1;
static int16_t p2, p3, p4, p5, p6, p7, p8, p9;
static int32_t t_fine;
/*==================================================================================*/
/* 封装的底层I2C读写函数 */
/*==================================================================================*/
/**
* @brief 写入单个字节到BMP280寄存器
*/
static uint8_t bmp280_write_reg(uint8_t reg, uint8_t data) {
gravity_sensor_command(BMP_IIC_WRITE_ADDRESS, reg, data);
return 0;
}
/**
* @brief 从BMP280读取多个字节
*/
static uint8_t bmp280_read_regs(uint8_t reg, uint8_t *buf, uint16_t len) {
return _gravity_sensor_get_ndata(BMP_IIC_READ_ADDRESS, reg, buf, len);
}
/*==================================================================================*/
/* 核心算法 */
/*==================================================================================*/
/**
* @brief 温度补偿计算
* @param adc_T - 原始温度数据
* @return 补偿后的温度值 (单位: °C)
*/
static float compensate_temperature(int32_t adc_T) {
float var1, var2, temperature;
var1 = (((float)adc_T) / 16384.0f - ((float)t1) / 1024.0f) * ((float)t2);
var2 = ((((float)adc_T) / 131072.0f - ((float)t1) / 8192.0f) *
(((float)adc_T) / 131072.0f - ((float)t1) / 8192.0f)) *
((float)t3);
t_fine = (int32_t)(var1 + var2);
temperature = (var1 + var2) / 5120.0f;
if (temperature < -40.0f) return -40.0f;
if (temperature > 85.0f) return 85.0f;
return temperature;
}
/**
* @brief 气压补偿计算
* @param adc_P - 原始气压数据
* @return 补偿后的气压值 (单位: Pa)
*/
static float compensate_pressure(int32_t adc_P) {
float var1, var2, pressure;
var1 = ((float)t_fine / 2.0f) - 64000.0f;
var2 = var1 * var1 * ((float)p6) / 32768.0f;
var2 = var2 + var1 * ((float)p5) * 2.0f;
var2 = (var2 / 4.0f) + (((float)p4) * 65536.0f);
var1 = (((float)p3) * var1 * var1 / 524288.0f + ((float)p2) * var1) / 524288.0f;
var1 = (1.0f + var1 / 32768.0f) * ((float)p1);
if (var1 == 0.0f) {
return 0; // 避免除以零
}
pressure = 1048576.0f - (float)adc_P;
pressure = (pressure - (var2 / 4096.0f)) * 6250.0f / var1;
var1 = ((float)p9) * pressure * pressure / 2147483648.0f;
var2 = pressure * ((float)p8) / 32768.0f;
pressure = pressure + (var1 + var2 + ((float)p7)) / 16.0f;
if (pressure < 30000.0f) return 30000.0f;
if (pressure > 110000.0f) return 110000.0f;
return pressure;
}
/*==================================================================================*/
/* 外部接口函数实现 */
/*==================================================================================*/
uint8_t bmp280_init(void) {
uint8_t id;
uint8_t calib_data[24];
// 1. 检查芯片ID
if (bmp280_read_regs(BMP280_REG_ID, &id, 1) == 0) {
printf("bmp280 get id error:%d\n",id );
return 1; // I2C读取失败
}
if (id != 0x58) {
printf("bmp280 check diff:%d\n",id );
return 1; // ID不匹配
}
// 2. 软复位
bmp280_write_reg(BMP280_REG_RESET, 0xB6);
os_time_dly(10); // 等待复位完成
// 3. 一次性读取所有校准参数
if (bmp280_read_regs(BMP280_REG_CALIB_START, calib_data, 24) != 0) {
return 2; // 读取校准数据失败
}
// 4. 解析校准参数
t1 = (uint16_t)(((uint16_t)calib_data[1] << 8) | calib_data[0]);
t2 = (int16_t)(((int16_t)calib_data[3] << 8) | calib_data[2]);
t3 = (int16_t)(((int16_t)calib_data[5] << 8) | calib_data[4]);
p1 = (uint16_t)(((uint16_t)calib_data[7] << 8) | calib_data[6]);
p2 = (int16_t)(((int16_t)calib_data[9] << 8) | calib_data[8]);
p3 = (int16_t)(((int16_t)calib_data[11] << 8) | calib_data[10]);
p4 = (int16_t)(((int16_t)calib_data[13] << 8) | calib_data[12]);
p5 = (int16_t)(((int16_t)calib_data[15] << 8) | calib_data[14]);
p6 = (int16_t)(((int16_t)calib_data[17] << 8) | calib_data[16]);
p7 = (int16_t)(((int16_t)calib_data[19] << 8) | calib_data[18]);
p8 = (int16_t)(((int16_t)calib_data[21] << 8) | calib_data[20]);
p9 = (int16_t)(((int16_t)calib_data[23] << 8) | calib_data[22]);
// 5. 配置传感器 (推荐设置: 正常模式,高精度)
// t_standby=0.5ms, filter=16, spi_en=0
uint8_t config_reg = (0 << 5) | (4 << 2) | (0 << 0);
bmp280_write_reg(BMP280_REG_CONFIG, config_reg);
// osrs_t=x2, osrs_p=x16, mode=normal
uint8_t ctrl_meas_reg = (2 << 5) | (5 << 2) | (3 << 0);
bmp280_write_reg(BMP280_REG_CTRL_MEAS, ctrl_meas_reg);
os_time_dly(10); // 等待配置生效
return 0; // 初始化成功
}
uint8_t bmp280_read_data(float *temperature, float *pressure) {
uint8_t data[6];
int32_t adc_P, adc_T;
// 一次性读取6个字节的温度和气压原始数据
if (bmp280_read_regs(BMP280_REG_PRESS_MSB, data, 6) != 0) {
return 1; // 读取失败
}
// 组合原始数据 (20位)
adc_P = (int32_t)((((uint32_t)(data[0])) << 12) | (((uint32_t)(data[1])) << 4) | (((uint32_t)(data[2])) >> 4));
adc_T = (int32_t)((((uint32_t)(data[3])) << 12) | (((uint32_t)(data[4])) << 4) | (((uint32_t)(data[5])) >> 4));
// 如果没有数据,直接返回错误 (ADC读数为0x80000是未测量状态)
if (adc_T == 0x80000 || adc_P == 0x80000) {
*temperature = 0.0f;
*pressure = 0.0f;
return 1;
}
// 进行补偿计算
*temperature = compensate_temperature(adc_T);
*pressure = compensate_pressure(adc_P);
return 0; // 成功
}

View File

@ -0,0 +1,46 @@
#ifndef BMP280_DRIVER_H
#define BMP280_DRIVER_H
#include <stdint.h>
#define BMP_PULL_UP 0 //外部是否接的上拉
// I2C 从设备地址
#if BMP_PULL_UP == 1 //外部接的高
#define BMP_IIC_7BIT_ADDRESS 0x77 //7位,外部接高为0x77
#define BMP_IIC_WRITE_ADDRESS (BMP_IIC_7BIT_ADDRESS<<1) //8位地址
#define BMP_IIC_READ_ADDRESS (BMP_IIC_WRITE_ADDRESS | 0x01)
#else
#define BMP_IIC_7BIT_ADDRESS 0x76 //7位,外部接低为0x76
#define BMP_IIC_WRITE_ADDRESS (BMP_IIC_7BIT_ADDRESS<<1) //8位地址
#define BMP_IIC_READ_ADDRESS (BMP_IIC_WRITE_ADDRESS | 0x01)
#endif
// BMP280 寄存器地址
#define BMP280_REG_CALIB_START 0x88
#define BMP280_REG_ID 0xD0
#define BMP280_REG_RESET 0xE0
#define BMP280_REG_STATUS 0xF3
#define BMP280_REG_CTRL_MEAS 0xF4
#define BMP280_REG_CONFIG 0xF5
#define BMP280_REG_PRESS_MSB 0xF7
/**
* @brief 初始化BMP280传感器
* @return 0: 成功, 1: 芯片ID错误, 2: 读取校准参数失败
* @note 此函数会完成ID检查、软复位、读取校准参数并设置传感器为连续测量模式。
*/
uint8_t bmp280_init(void);
/**
* @brief 从BMP280读取温度和气压数据
* @param[out] temperature - 指向浮点数变量的指针,用于存储温度值 (单位: °C)
* @param[out] pressure - 指向浮点数变量的指针,用于存储气压值 (单位: Pa)
* @return 0: 成功, 1: 读取数据失败
*/
uint8_t bmp280_read_data(float *temperature, float *pressure);
#endif // BMP280_DRIVER_H

View File

@ -0,0 +1,221 @@
#include "MMC56.h"
#include "math.h"
#include "os/os_api.h"
#include "../xtell.h"
#include "gSensor/gSensor_manage.h"
#include "printf.h"
// 用于跟踪当前是否处于连续测量模式
static uint8_t g_continuous_mode_enabled = 0;
mmc5603nj_cal_data_t cal_data; //校准数据
static void mmc5603nj_write_reg(uint8_t reg, uint8_t data) {
gravity_sensor_command(MMC_IIC_WRITE_ADDRESS, reg, data);
}
static uint32_t mmc5603nj_read_regs(uint8_t reg, uint8_t *buf, uint8_t len) {
return _gravity_sensor_get_ndata(MMC_IIC_READ_ADDRESS, reg, buf, len);
}
// 外部接口函数实现
uint8_t mmc5603nj_get_pid(void) {
uint8_t pid = 0;
mmc5603nj_read_regs(MMC_PID, &pid, 1);
return pid;
}
int mmc5603nj_init(void) {
// ID
if (mmc5603nj_get_pid() != 0x80) {
printf("MMC5603NJ init failed: wrong Product ID (read: 0x%X)\n", mmc5603nj_get_pid());
return -1;
}
// 软件复位
mmc5603nj_write_reg(MMC_INCTRL1, 0x80); // SW_RESET bit
os_time_dly(20); // 等待复位完成
// 设置20位分辨率 (BW[1:0] = 11)
// 同时确保所有轴都使能 (X/Y/Z_inhibit = 0)
mmc5603nj_write_reg(MMC_INCTRL1, 0x03);
os_time_dly(1);
// 设置内部控制寄存器2
// CMM_EN = 1 (使能连续模式功能)
// HPOWER = 1 (高功耗模式,更稳定)
mmc5603nj_write_reg(MMC_INCTRL2, 0x90); // 0b10010000
// 设置自动SET/RESET功能
// AUTO_SR_EN = 1
mmc5603nj_write_reg(MMC_INCTRL0, 0x20); // 0b00100000
g_continuous_mode_enabled = 0;
printf("MMC5603NJ initialized successfully.\n");
mmc5603nj_enable_continuous_mode(0x04);
printf("\n--- Magnetometer Calibration Start ---\n");
printf("Slowly rotate the device in all directions (like drawing a 3D '8')...\n");
printf("Calibration will last for 20 seconds.\n\n");
printf("will start after 5 seconds\n\n");
os_time_dly(500);
// 定义校准时长和采样间隔
const uint32_t calibration_duration_ms = 20000; // 20秒
const uint32_t sample_interval_ms = 100; // 每100ms采样一次
// 初始化最大最小值
// 使用一个临时变量来读取数据避免干扰read函数的正常逻辑
mmc5603nj_mag_data_t temp_mag_data;
// 首次读取以获取初始值
mmc5603nj_read_mag_data(&temp_mag_data); // 首次读取不应用校准
float max_x = temp_mag_data.x;
float min_x = temp_mag_data.x;
float max_y = temp_mag_data.y;
float min_y = temp_mag_data.y;
float max_z = temp_mag_data.z;
float min_z = temp_mag_data.z;
uint32_t start_time = os_time_get(); // 假设os_time_get()返回毫秒级时间戳
int samples = 0;
int over = calibration_duration_ms/sample_interval_ms;
while (samples <= over) {
// 读取原始磁力计数据
mmc5603nj_read_mag_data(&temp_mag_data);
// 更新最大最小值
if (temp_mag_data.x > max_x) max_x = temp_mag_data.x;
if (temp_mag_data.x < min_x) min_x = temp_mag_data.x;
if (temp_mag_data.y > max_y) max_y = temp_mag_data.y;
if (temp_mag_data.y < min_y) min_y = temp_mag_data.y;
if (temp_mag_data.z > max_z) max_z = temp_mag_data.z;
if (temp_mag_data.z < min_z) min_z = temp_mag_data.z;
samples++;
os_time_dly(sample_interval_ms / 10); // os_time_dly的参数通常是ticks (1 tick = 10ms)
}
// 检查数据范围是否合理,防止传感器未动或故障
if ((max_x - min_x < 0.1f) || (max_y - min_y < 0.1f) || (max_z - min_z < 0.1f)) {
printf("\n--- Calibration Failed ---\n");
printf("Device might not have been rotated enough.\n");
printf("X range: %.2f, Y range: %.2f, Z range: %.2f\n", max_x - min_x, max_y - min_y, max_z - min_z);
return -1;
}
// 计算硬磁偏移 (椭球中心)
cal_data.offset_x = (max_x + min_x) / 2.0f;
cal_data.offset_y = (max_y + min_y) / 2.0f;
cal_data.offset_z = (max_z + min_z) / 2.0f;
printf("\n--- Calibration Complete ---\n");
printf("Collected %d samples.\n", samples);
printf("Offsets (Gauss):\n");
printf(" X: %.4f\n", cal_data.offset_x);
printf(" Y: %.4f\n", cal_data.offset_y);
printf(" Z: %.4f\n", cal_data.offset_z);
printf("Please save these values and apply them in your code.\n\n");
return 0;
}
void mmc5603nj_enable_continuous_mode(uint8_t rate) {
// 在连续模式下ODR寄存器必须被设置
mmc5603nj_write_reg(MMC_ODR, rate); //要设置频率
// mmc5603nj_set_data_rate(0x04);
// 启用连续模式 (INCTRL2的CMM_EN位已在init中设置)
// 只需要设置 INCTRL0 的 CMM_FREQ_EN 位
mmc5603nj_write_reg(MMC_INCTRL0, 0xA0); // 0b10100000 (CMM_FREQ_EN=1, AUTO_SR_EN=1)
g_continuous_mode_enabled = 1;
}
void mmc5603nj_disable_continuous_mode(void) {
// 禁用连续模式
mmc5603nj_write_reg(MMC_INCTRL0, 0x20); // 恢复到仅使能 AUTO_SR_EN 的状态
g_continuous_mode_enabled = 0;
}
float mmc5603nj_get_temperature(void) {
uint8_t status = 0;
uint8_t temp_raw = 0;
uint8_t timeout = 20;
// 触发一次温度测量
mmc5603nj_write_reg(MMC_INCTRL0, 0x02); // TAKE_MEAS_T
// 等待测量完成
do {
os_time_dly(10);
mmc5603nj_read_regs(MMC_STATUS1, &status, 1);
timeout--;
} while ((status & 0x80) == 0 && timeout > 0);
if (timeout == 0) {
printf("Error: Temperature measurement timeout!\n");
return -273.15f; // 返回一个绝对零度的错误值
}
mmc5603nj_read_regs(MMC_TOUT, &temp_raw, 1);
return ((float)temp_raw * 0.8f) - 75.0f;
}
void mmc5603nj_read_mag_data(mmc5603nj_mag_data_t *mag_data) {
uint8_t buffer[9];
if (g_continuous_mode_enabled) {
// 连续模式下,只需检查数据是否就绪
uint8_t status = 0;
mmc5603nj_read_regs(MMC_STATUS1, &status, 1);
if ((status & 0x40) == 0) { // Meas_M_done bit
// 数据未就绪,可以选择返回或等待,这里我们直接返回旧数据
return;
}
} else {
// 单次测量模式
uint8_t status = 0;
uint8_t timeout = 20;
// 触发一次带自动SET/RESET的磁场测量
mmc5603nj_write_reg(MMC_INCTRL0, 0x21); // 0b00100001 (TAKE_MEAS_M=1, AUTO_SR_EN=1)
// 等待测量完成
do {
os_time_dly(10);
mmc5603nj_read_regs(MMC_STATUS1, &status, 1);
timeout--;
} while ((status & 0x40) == 0 && timeout > 0);
if (timeout == 0) {
printf("Error: Magnetic measurement timeout!\n");
mag_data->x = mag_data->y = mag_data->z = 0.0f;
return;
}
}
// 读取9个字节的原始数据
mmc5603nj_read_regs(MMC_XOUT0, buffer, 9);
// 解析数据 (20位分辨率)
int32_t raw_x = ((uint32_t)buffer[0] << 12) | ((uint32_t)buffer[1] << 4) | ((uint32_t)buffer[6] & 0x0F);
int32_t raw_y = ((uint32_t)buffer[2] << 12) | ((uint32_t)buffer[3] << 4) | ((uint32_t)buffer[6] >> 4);
int32_t raw_z = ((uint32_t)buffer[4] << 12) | ((uint32_t)buffer[5] << 4) | ((uint32_t)buffer[8] & 0x0F);
// 应用偏置和灵敏度进行转换
mag_data->x = ((float)raw_x - 524288.0f) / 16384.0f;
mag_data->y = ((float)raw_y - 524288.0f) / 16384.0f;
mag_data->z = ((float)raw_z - 524288.0f) / 16384.0f;
//减去偏移
mag_data->x -= cal_data.offset_x;
mag_data->y -= cal_data.offset_y;
mag_data->z -= cal_data.offset_z;
}

View File

@ -0,0 +1,95 @@
#ifndef MMC5603NJ_DRIVER_H
#define MMC5603NJ_DRIVER_H
#include <stdint.h>
//该芯片的iic地址是固定的, 没法通过外部上下拉来改变
#define BMP_IIC_7BIT_ADDRESS 0x30 //0110000 手册第12页
//8位地址:
#define MMC_IIC_WRITE_ADDRESS (BMP_IIC_7BIT_ADDRESS <<1) // 0x60 : 01100000
#define MMC_IIC_READ_ADDRESS (MMC_IIC_WRITE_ADDRESS | 0x01) // 0x61 : 01100001
// 寄存器地址定义 -- 数据手册第6页
#define MMC_XOUT0 0x00
#define MMC_XOUT1 0x01
#define MMC_YOUT0 0x02
#define MMC_YOUT1 0x03
#define MMC_ZOUT0 0x04
#define MMC_ZOUT1 0x05
#define MMC_XOUT2 0x06
#define MMC_YOUT2 0x07
#define MMC_ZOUT2 0x08
#define MMC_TOUT 0x09
#define MMC_STATUS1 0x18
#define MMC_ODR 0x1A
#define MMC_INCTRL0 0x1B
#define MMC_INCTRL1 0x1C
#define MMC_INCTRL2 0x1D
#define MMC_ST_X_TH 0x1E
#define MMC_ST_Y_TH 0x1F
#define MMC_ST_Z_TH 0x20
#define MMC_ST_X 0x27
#define MMC_ST_Y 0x28
#define MMC_ST_Z 0x29
#define MMC_PID 0x39
// 定义一个结构体来存放三轴磁场数据(单位:高斯 Gauss
typedef struct {
float x;
float y;
float z;
} mmc5603nj_mag_data_t;
// 定义一个结构体来存放磁力计的硬磁偏移校准数据
typedef struct {
float offset_x;
float offset_y;
float offset_z;
} mmc5603nj_cal_data_t;
/**
* @brief 初始化MMC5603NJ传感器
* 该函数会对传感器进行软件复位并检查设备ID。
* @return 0 表示成功, -1 表示失败 (设备ID不匹配).
*/
int mmc5603nj_init(void);
/**
* @brief 设置传感器的数据输出速率 (ODR - Output Data Rate)
* @param rate 速率值具体含义请参考datasheet ODR寄存器说明。
*/
void mmc5603nj_set_data_rate(uint8_t rate);
/**
* @brief 启用连续测量模式
*/
void mmc5603nj_enable_continuous_mode(uint8_t rate);
/**
* @brief 禁用连续测量模式
*/
void mmc5603nj_disable_continuous_mode(void);
/**
* @brief 获取产品ID
* @return 产品的ID值对于MMC5603NJ应为0x10.
*/
uint8_t mmc5603nj_get_pid(void);
/**
* @brief 读取传感器的温度
* @return 温度值 (单位: 摄氏度 °C).
*/
float mmc5603nj_get_temperature(void);
/**
* @brief 读取三轴磁场数据
* 此函数会根据当前是连续模式还是单次模式来读取数据。
* @param mag_data 指向 mmc5603nj_mag_data_t 结构体的指针,用于存放结果。
*/
void mmc5603nj_read_mag_data(mmc5603nj_mag_data_t *mag_data);
#endif // MMC5603NJ_DRIVER_H

View File

@ -1,4 +1,6 @@
/*
六轴
*/
#include "SC7U22.h"
#include "math.h"
#include "os/os_api.h"
@ -68,9 +70,12 @@ char iic_write_result;
unsigned char SL_SC7U22_Check(void)
{
unsigned char reg_value=0;
xlog("SL_SC7U22_Check\n");
iic_write_result = SL_SC7U22_I2c_Spi_Write(SL_SPI_IIC_INTERFACE, 0x7F, 0x00);//goto 0x00
// xlog("SL_SC7U22_Check write: %d\n", iic_write_result);
iic_read_len = SL_SC7U22_I2c_Spi_Read(SL_SPI_IIC_INTERFACE, SC7U22_WHO_AM_I, 1, &reg_value);
// xlog("SL_SC7U22_Check read : %d\n", iic_write_result);
xlog("0x%x=0x%x\r\n",SC7U22_WHO_AM_I,reg_value);
if(reg_value==0x6A) //设备的id
return 0x01;//SC7U22
@ -1007,10 +1012,6 @@ unsigned char SL_SC7U22_Angle_Output(unsigned char calibration_en, signed short
/**
* @brief 姿态角解算函数 (基于一阶互补滤波)
* @details
* 该函数主要完成两项工作:
* 1. 静态校准:在初始阶段,检测传感器是否处于静止状态。如果是,则计算加速度计和陀螺仪的零点偏移(误差),用于后续的数据补偿。
* 2. 姿态解算使用一阶互补滤波器融合经过校准后的加速度计和陀螺仪数据计算出物体的俯仰角Pitch、横滚角Roll和偏航角Yaw
*
* @param calibration_en 传入外部校准使能标志。如果为0则强制认为已经校准完成。
* @param acc_gyro_input 传入和传出包含6轴原始数据的数组指针顺序为 [ACC_X, ACC_Y, ACC_Z, GYR_X, GYR_Y, GYR_Z]。该函数会对其进行原地修改,填充为校准后的数据。
* @param Angle_output 传出:滤波后的结果,顺序为 [Pitch, Roll, Yaw]。
@ -1172,27 +1173,40 @@ unsigned char get_calibration_state(void){
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// 如果没有定义 PI请取消下面的注释
// #define PI 3.14159265358979323846f
// =================================================================================================
// Mahony AHRS (Attitude and Heading Reference System) 相关变量定义
// Mahony滤波器是一种高效的互补滤波器它使用四元数来表示姿态从而避免了万向节死锁问题
// 它通过一个PI控制器来校正陀ar螺仪的积分漂移。
// 通过一个PI控制器来校正陀ar螺仪的积分漂移
// -------------------------------------------------------------------------------------------------
// --- 滤波器参数 ---
// Kp: 比例增益,决定了加速度计数据校正陀螺仪的权重。值越大,对加速度计的响应越快,但对运动加速度更敏感。
// Ki: 积分增益,决定了用于校正陀螺仪静态漂移的权重。
// Q_dt: 采样时间间隔单位这里是10ms (0.01s)对应100Hz的采样率。
#define HAVE_MAG 1
#if HAVE_MAG == 0
// -- 无地磁 --
const float Kp = 2.0f;
const float Ki = 0.005f;
const float Q_dt = 0.01f;
#else
// -- 有地磁 --
const float Kp = 0.3f;
const float Ki = 0.001f;
const float Q_dt = 0.01f;
#endif
// --- 状态变量 ---
// 四元数 (Quaternion),表示当前的姿态。初始化为 (1, 0, 0, 0),代表初始姿态为水平。
static float q0 = 1.0f, q1 = 0.0f, q2 = 0.0f, q3 = 0.0f;
// 陀螺仪积分误差项,用于补偿静态漂移
static float exInt = 0.0f, eyInt = 0.0f, ezInt = 0.0f;
// 磁力计校准相关的变量
float Error_Mag_f[3] = {0.0f, 0.0f, 0.0f};
double Sum_Avg_Mag_f[3] = {0.0, 0.0, 0.0}; // 使用double避免累加过程中的精度损失
// 临时存储校准后数据的数组
signed short Temp_AccGyro[6] = {0};
float Temp_Mag[3] = {0.0f, 0.0f, 0.0f};
// =================================================================================================
@ -1204,20 +1218,242 @@ static float exInt = 0.0f, eyInt = 0.0f, ezInt = 0.0f;
* 该函数主要完成两项工作:
* 1. 静态校准:在初始阶段,检测传感器是否处于静止状态。如果是,则计算加速度计和陀螺仪的零点偏移(误差),用于后续的数据补偿。
* 2. 姿态解算使用基于四元数的Mahony互补滤波器融合经过校准后的加速度计和陀螺仪数据计算出物体的俯仰角Pitch、横滚角Roll和偏航角Yaw
* 这种方法精度高,且能避免万向节死锁问题。
* 能避免万向节死锁问题。
*
* @param calibration_en 传入外部校准使能标志。如果为0则强制认为已经校准完成。
* @param acc_gyro_input 传入和传出包含6轴原始数据的数组指针顺序为 [ACC_X, ACC_Y, ACC_Z, GYR_X, GYR_Y, GYR_Z]。该函数会对其进行原地修改,填充为校准后的数据。
* @param Angle_output 传出:滤波后的结果,顺序为 [Pitch, Roll, Yaw],单位为度。
* @param mag_data_input 传入:指向包含三轴磁力计数据的结构体指针。数据单位应为高斯(Gauss)。已经8面校准过的数据
* @param yaw_rst 传入Yaw轴重置标志。如果为1则将整个姿态滤波器状态重置。
*
* @param quaternion_output 传出, 四元数,用于后续重力分量的去除计算
* @return
* - 0: 正在进行静态校准。
* - 1: 姿态角计算成功。
* - 2: 校准未完成,无法进行计算。
*/
unsigned char Q_SL_SC7U22_Angle_Output(unsigned char calibration_en, signed short *acc_gyro_input, float *Angle_output, unsigned char yaw_rst, float *quaternion_output)
unsigned char Q_SL_SC7U22_Angle_Output(unsigned char calibration_en, signed short *acc_gyro_input, float *Angle_output, const mmc5603nj_mag_data_t* _mag_data_input, unsigned char yaw_rst, float *quaternion_output)
{
#if 1 //有地磁置1
unsigned char sl_i = 0;
// 如果外部强制禁用校准则将标志位置1
if (calibration_en == 0) {
SL_SC7U22_Error_Flag = 1;
}
// ====================== 坐标对齐 ======================
mmc5603nj_mag_data_t mag_data_input;
mag_data_input.x = - _mag_data_input->x;
mag_data_input.y = - _mag_data_input->y;
mag_data_input.z = _mag_data_input->z;
// ================================================================
// =================================================================================
// 静态校准
// ---------------------------------------------------------------------------------
if (SL_SC7U22_Error_Flag == 0) {
unsigned short acc_gyro_delta[2];
acc_gyro_delta[0] = 0;
acc_gyro_delta[1] = 0;
for (sl_i = 0; sl_i < 3; sl_i++) {
acc_gyro_delta[0] += SL_GetAbsShort(acc_gyro_input[sl_i] - Temp_Accgyro[sl_i]);
acc_gyro_delta[1] += SL_GetAbsShort(acc_gyro_input[3 + sl_i] - Temp_Accgyro[3 + sl_i]);
}
for (sl_i = 0; sl_i < 6; sl_i++) {
Temp_Accgyro[sl_i] = acc_gyro_input[sl_i];
}
#if (ACC_RANGE == 2)
if ((acc_gyro_delta[0] / 8 < 160) && (acc_gyro_delta[1] < 40) && (SL_GetAbsShort(acc_gyro_input[0]) < 3000) && (SL_GetAbsShort(acc_gyro_input[1]) < 3000) && (SL_GetAbsShort(acc_gyro_input[2] - 16384) < 3000)) {
#elif (ACC_RANGE == 4)
if ((acc_gyro_delta[0] / 8 < 160) && (acc_gyro_delta[1] < 40) && (SL_GetAbsShort(acc_gyro_input[0]) < 3000) && (SL_GetAbsShort(acc_gyro_input[1]) < 3000) && (SL_GetAbsShort(acc_gyro_input[2] - 8192) < 3000)) {
#elif (ACC_RANGE == 8)
if ((acc_gyro_delta[0] / 8 < 160) && (acc_gyro_delta[1] < 40) && (SL_GetAbsShort(acc_gyro_input[0]) < 3000) && (SL_GetAbsShort(acc_gyro_input[1]) < 3000) && (SL_GetAbsShort(acc_gyro_input[2] - 4096) < 3000)) {
#elif (ACC_RANGE == 16)
if ((acc_gyro_delta[0] / 8 < 160) && (acc_gyro_delta[1] < 40) && (SL_GetAbsShort(acc_gyro_input[0]) < 3000) && (SL_GetAbsShort(acc_gyro_input[1]) < 3000) && (SL_GetAbsShort(acc_gyro_input[2] - 2048) < 3000)) {
#endif
if (SL_SC7U22_Error_cnt < 200) SL_SC7U22_Error_cnt++;
} else {
SL_SC7U22_Error_cnt = 0;
}
if (SL_SC7U22_Error_cnt > 190) {
//累加6轴数据
for (sl_i = 0; sl_i < 6; sl_i++) Sum_Avg_Accgyro[sl_i] += acc_gyro_input[sl_i];
Sum_Avg_Mag_f[0] += mag_data_input.x;
Sum_Avg_Mag_f[1] += mag_data_input.y;
Sum_Avg_Mag_f[2] += mag_data_input.z;
SL_SC7U22_Error_cnt2++;
if (SL_SC7U22_Error_cnt2 > 49) {
SL_SC7U22_Error_Flag = 1;
SL_SC7U22_Error_cnt2 = 0;
SL_SC7U22_Error_cnt = 0;
//6轴偏置
for (sl_i = 0; sl_i < 6; sl_i++) Sum_Avg_Accgyro[sl_i] = Sum_Avg_Accgyro[sl_i] / 50;
Error_Accgyro[0] = 0 - Sum_Avg_Accgyro[0];
Error_Accgyro[1] = 0 - Sum_Avg_Accgyro[1];
#if ACC_RANGE==2
Error_Accgyro[2] = 16384 - Sum_Avg_Accgyro[2];
#elif ACC_RANGE==4
Error_Accgyro[2] = 8192 - Sum_Avg_Accgyro[2];
#elif ACC_RANGE==8
Error_Accgyro[2] = 4096 - Sum_Avg_Accgyro[2];
#elif ACC_RANGE==16
Error_Accgyro[2] = 2048 - Sum_Avg_Accgyro[2];
#endif
Error_Accgyro[3] = 0 - Sum_Avg_Accgyro[3];
Error_Accgyro[4] = 0 - Sum_Avg_Accgyro[4];
Error_Accgyro[5] = 0 - Sum_Avg_Accgyro[5];
// //磁力计偏置 -- 不在这弄,在磁力计初始化的时候开始
// Sum_Avg_Mag_f[0] /= 50.0;
// Sum_Avg_Mag_f[1] /= 50.0;
// Sum_Avg_Mag_f[2] /= 50.0;
// Error_Mag_f[0] = 0.0f - (float)Sum_Avg_Mag_f[0];
// Error_Mag_f[1] = 0.0f - (float)Sum_Avg_Mag_f[1];
// Error_Mag_f[2] = 0.0f - (float)Sum_Avg_Mag_f[2];
// xlog("AVG_Recode AX:%d,AY:%d,AZ:%d,GX:%d,GY:%d,GZ:%d\r\n", Sum_Avg_Accgyro[0], Sum_Avg_Accgyro[1], Sum_Avg_Accgyro[2], Sum_Avg_Accgyro[3], Sum_Avg_Accgyro[4], Sum_Avg_Accgyro[5]);
// xlog("Error_Recode AX:%d,AY:%d,AZ:%d,GX:%d,GY:%d,GZ:%d\r\n", Error_Accgyro[0], Error_Accgyro[1], Error_Accgyro[2], Error_Accgyro[3], Error_Accgyro[4], Error_Accgyro[5]);
}
} else {
SL_SC7U22_Error_cnt2 = 0;
for (sl_i = 0; sl_i < 6; sl_i++) Sum_Avg_Accgyro[sl_i] = 0;
// Sum_Avg_Mag_f[0] = 0.0;
// Sum_Avg_Mag_f[1] = 0.0;
// Sum_Avg_Mag_f[2] = 0.0;
}
return 0; // 返回0表示正在校准
}
// =================================================================================
// 姿态解算 (Mahony AHRS)
// ---------------------------------------------------------------------------------
if (SL_SC7U22_Error_Flag == 1) { // 确认已经校准完成
// --- Yaw轴/姿态重置 ---
// 注意重置yaw会重置整个姿态滤波器使设备回到初始水平姿态
if (yaw_rst == 1) {
q0 = 1.0f; q1 = 0.0f; q2 = 0.0f; q3 = 0.0f;
exInt = 0.0f; eyInt = 0.0f; ezInt = 0.0f;
}
// --- 数据预处理 ---
// 应用零点偏移补偿
for (sl_i = 0; sl_i < 6; sl_i++) {
Temp_Accgyro[sl_i] = acc_gyro_input[sl_i] + Error_Accgyro[sl_i];
}
// Temp_Mag[0] = mag_data_input.x + Error_Mag_f[0];
// Temp_Mag[1] = mag_data_input.y + Error_Mag_f[1];
// Temp_Mag[2] = mag_data_input.z + Error_Mag_f[2];
Temp_Mag[0] = mag_data_input.x;
Temp_Mag[1] = mag_data_input.y;
Temp_Mag[2] = mag_data_input.z;
// 将校准后的数据写回输入数组
#if 1
for (sl_i = 0; sl_i < 6; sl_i++) {
acc_gyro_input[sl_i] = Temp_Accgyro[sl_i];
}
#endif
// 获取校准后的数据
float ax = (float)Temp_Accgyro[0];
float ay = (float)Temp_Accgyro[1];
float az = (float)Temp_Accgyro[2];
// 将陀螺仪数据从 LSB 转换为弧度/秒 (rad/s)
// 转换系数 0.061 ≈ 2000dps / 32768 LSB; PI/180 ≈ 0.01745
float gx = (float)Temp_Accgyro[3] * 0.061f * 0.0174533f; // Roll rate
float gy = (float)Temp_Accgyro[4] * 0.061f * 0.0174533f; // Pitch rate
float gz = (float)Temp_Accgyro[5] * 0.061f * 0.0174533f; // Yaw rate
float mx = Temp_Mag[0];
float my = Temp_Mag[1];
float mz = Temp_Mag[2];
// --- Mahony算法核心 ---
float norm;
float q0q0 = q0 * q0;
float q0q1 = q0 * q1;
float q0q2 = q0 * q2;
float q0q3 = q0 * q3;
float q1q1 = q1 * q1;
float q1q2 = q1 * q2;
float q1q3 = q1 * q3;
float q2q2 = q2 * q2;
float q2q3 = q2 * q3;
float q3q3 = q3 * q3;
float hx, hy, bx, bz;
float vx, vy, vz, wx, wy, wz;
float ex, ey, ez;
// 归一化加速度计测量值,得到单位重力向量
norm = sqrtf(ax * ax + ay * ay + az * az);
if (norm > 0.0f) { ax /= norm; ay /= norm; az /= norm; }
else { return 1; }
norm = sqrtf(mx * mx + my * my + mz * mz);
if (norm > 0.0f) { mx /= norm; my /= norm; mz /= norm; }
// 根据当前姿态(四元数)估计重力向量的方向
vx = 2.0f * (q1q3 - q0q2);
vy = 2.0f * (q0q1 + q2q3);
vz = q0q0 - q1q1 - q2q2 + q3q3;
// 计算磁场误差 (倾斜补偿)
hx = 2.0f * mx * (0.5f - q2q2 - q3q3) + 2.0f * my * (q1q2 - q0q3) + 2.0f * mz * (q1q3 + q0q2);
hy = 2.0f * mx * (q1q2 + q0q3) + 2.0f * my * (0.5f - q1q1 - q3q3) + 2.0f * mz * (q2q3 - q0q1);
bx = sqrtf(hx * hx + hy * hy);
bz = 2.0f * mx * (q1q3 - q0q2) + 2.0f * my * (q2q3 + q0q1) + 2.0f * mz * (0.5f - q1q1 - q2q2);
wx = 2.0f * bx * (0.5f - q2q2 - q3q3) + 2.0f * bz * (q1q3 - q0q2);
wy = 2.0f * bx * (q1q2 - q0q3) + 2.0f * bz * (q0q1 + q2q3);
wz = 2.0f * bx * (q1q3 + q0q2) + 2.0f * bz * (0.5f - q1q1 - q2q2);
// 合并重力和磁场误差
ex = (ay * vz - az * vy) + (my * wz - mz * wy);
ey = (az * vx - ax * vz) + (mz * wx - mx * wz);
ez = (ax * vy - ay * vx) + (mx * wy - my * wx);
// PI控制器
if (Ki > 0.0f) {
exInt += ex * Ki * Q_dt;
eyInt += ey * Ki * Q_dt;
ezInt += ez * Ki * Q_dt;
}
gx += Kp * ex + exInt;
gy += Kp * ey + eyInt;
gz += Kp * ez + ezInt;
// 使用校正后的角速度更新四元数 (一阶毕卡法)
q0 += (-q1 * gx - q2 * gy - q3 * gz) * 0.5f * Q_dt;
q1 += ( q0 * gx + q2 * gz - q3 * gy) * 0.5f * Q_dt;
q2 += ( q0 * gy - q1 * gz + q3 * gx) * 0.5f * Q_dt;
q3 += ( q0 * gz + q1 * gy - q2 * gx) * 0.5f * Q_dt;
// 归一化四元数,保持其单位长度
norm = sqrtf(q0 * q0 + q1 * q1 + q2 * q2 + q3 * q3);
q0 /= norm; q1 /= norm; q2 /= norm; q3 /= norm;
// --- 将四元数转换为欧拉角 (Pitch, Roll, Yaw) ---
// Pitch (绕Y轴旋转)
Angle_output[0] = asinf(-2.0f * (q1 * q3 - q0 * q2)) * 57.29578f;
// Roll (绕X轴旋转)
Angle_output[1] = atan2f(2.0f * (q0 * q1 + q2 * q3), q0q0 - q1q1 - q2q2 + q3q3) * 57.29578f;
// Yaw (绕Z轴旋转)
Angle_output[2] = atan2f(2.0f * (q1 * q2 + q0 * q3), q0q0 + q1q1 - q2q2 - q3q3) * 57.29578f;
//将四元数传出去
if (quaternion_output != NULL) {
quaternion_output[0] = q0; // w
quaternion_output[1] = q1; // x
quaternion_output[2] = q2; // y
quaternion_output[3] = q3; // z
}
return 1; // 返回1表示计算成功
}
return 2; // 校准未完成,返回错误状态
#else
unsigned char sl_i = 0;
// 如果外部强制禁用校准则将标志位置1
@ -1250,6 +1486,7 @@ unsigned char Q_SL_SC7U22_Angle_Output(unsigned char calibration_en, signed shor
#endif
if (SL_SC7U22_Error_cnt < 200) SL_SC7U22_Error_cnt++;
} else {
// printf("error: The calibration process has undergone a shift.\n");
SL_SC7U22_Error_cnt = 0;
}
if (SL_SC7U22_Error_cnt > 190) {
@ -1390,6 +1627,7 @@ unsigned char Q_SL_SC7U22_Angle_Output(unsigned char calibration_en, signed shor
}
return 2; // 校准未完成,返回错误状态
#endif
}
#endif

View File

@ -9,6 +9,7 @@ Copyright (c) 2022 Silan MEMS. All Rights Reserved.
#include "gSensor/gSensor_manage.h"
#include "printf.h"
#include "MMC56.h"
//是否使能串口打印调试
#define SL_Sensor_Algo_Release_Enable 0x00
@ -132,7 +133,7 @@ unsigned char SL_SC7U22_Angle_Output(unsigned char calibration_en,signed short *
unsigned char Original_SL_SC7U22_Angle_Output(unsigned char calibration_en, signed short *acc_gyro_input, float *Angle_output, unsigned char yaw_rst);
unsigned char SIX_SL_SC7U22_Angle_Output(unsigned char auto_calib_start, signed short *acc_gyro_input, float *Angle_output, unsigned char yaw_rst);
unsigned char Q_SL_SC7U22_Angle_Output(unsigned char calibration_en, signed short *acc_gyro_input, float *Angle_output, unsigned char yaw_rst, float *quaternion_output);
unsigned char Q_SL_SC7U22_Angle_Output(unsigned char calibration_en, signed short *acc_gyro_input, float *Angle_output, const mmc5603nj_mag_data_t *mag_data_input, unsigned char yaw_rst, float *quaternion_output);
unsigned char get_calibration_state(void);
/**寄存器宏定义*******************************/
#define SC7U22_WHO_AM_I 0x01

View File

@ -0,0 +1,181 @@
/*
气压计 - WF282A
*/
#include "wf282a.h"
#include <math.h>
#include <stdint.h> // 推荐使用标准类型
#include "gSensor/gSensor_manage.h"
/*==================================================================================*/
/* WF282A 内部定义 */
/*==================================================================================*/
// 存储校准系数的静态全局变量
static int16_t c0, c1, c01, c11, c20, c21, c30;
static int32_t c00, c10;
/*==================================================================================*/
/* 封装的底层I2C读写函数 */
/*==================================================================================*/
/**
* @brief 写入单个字节到WF282A寄存器
*/
static void wf282a_write_reg(uint8_t reg, uint8_t data) {
gravity_sensor_command(WF_IIC_WRITE_ADDRESS, reg, data);
}
/**
* @brief 从WF282A读取多个字节
*/
static uint32_t wf282a_read_regs(uint8_t reg, uint8_t *buf, uint8_t len) {
return _gravity_sensor_get_ndata(WF_IIC_READ_ADDRESS, reg, buf, len);
}
/*==================================================================================*/
/* 内部辅助函数 */
/*==================================================================================*/
/**
* @brief 从缓冲区中解析所有校准系数
* @param buf 包含从寄存器0x10开始读取的18个字节的校准数据
*/
static void parse_calibration_data(const uint8_t *buf) {
// c0 (12-bit)
c0 = ((int16_t)buf[0] << 4) | (buf[1] >> 4);
if (c0 & (1 << 11)) c0 |= 0xF000;
// c1 (12-bit)
c1 = (((int16_t)buf[1] & 0x0F) << 8) | buf[2];
if (c1 & (1 << 11)) c1 |= 0xF000;
// c00 (20-bit)
c00 = ((int32_t)buf[3] << 12) | ((int32_t)buf[4] << 4) | (buf[5] >> 4);
if (c00 & (1 << 19)) c00 |= 0xFFF00000;
// c10 (20-bit)
c10 = (((int32_t)buf[5] & 0x0F) << 16) | ((int32_t)buf[6] << 8) | buf[7];
if (c10 & (1 << 19)) c10 |= 0xFFF00000;
// c01, c11, c20, c21, c30 (16-bit)
c01 = (int16_t)((uint16_t)buf[8] << 8 | buf[9]);
c11 = (int16_t)((uint16_t)buf[10] << 8 | buf[11]);
c20 = (int16_t)((uint16_t)buf[12] << 8 | buf[13]);
c21 = (int16_t)((uint16_t)buf[14] << 8 | buf[15]);
c30 = (int16_t)((uint16_t)buf[16] << 8 | buf[17]);
}
/**
* @brief 获取原始温度值 (ADC)
*/
static int32_t Get_Traw() {
uint8_t buff[3];
int32_t Traw;
// 从 MSB 寄存器 WF_TMP_B2 (0x03) 开始连续读取3个字节
wf282a_read_regs(WF_TMP_B2, buff, 3);
// buff[0] = B2 (MSB), buff[1] = B1, buff[2] = B0 (LSB)
Traw = (int32_t)buff[0] << 16 | (int32_t)buff[1] << 8 | (int32_t)buff[2];
// 24位二进制补码转32位
if (Traw & (1 << 23)) {
Traw |= 0xFF000000;
}
return Traw;
}
/**
* @brief 获取原始气压值 (ADC)
*/
static int32_t Get_Praw() {
uint8_t buff[3];
int32_t Praw;
// 从 MSB 寄存器 WF_PRS_B2 (0x00) 开始连续读取3个字节
wf282a_read_regs(WF_PRS_B2, buff, 3);
// buff[0] = B2 (MSB), buff[1] = B1, buff[2] = B0 (LSB)
Praw = (int32_t)buff[0] << 16 | (int32_t)buff[1] << 8 | (int32_t)buff[2];
// 24位二进制补码转32位
if (Praw & (1 << 23)) {
Praw |= 0xFF000000;
}
return Praw;
}
/*==================================================================================*/
/* 4. 外部接口函数实现 */
/*==================================================================================*/
uint8_t WF_Init() {
uint8_t calib_buf[18];
uint8_t check_cfg;
// 1. 配置传感器工作模式
// 推荐配置压力8次过采样温度1次过采样测量速率16Hz
wf282a_write_reg(WF_PRS_CFG, (PM_RATE_16 << 4) | PM_PRC_8);
wf282a_write_reg(WF_TMP_CFG, (TMP_RATE_16 << 4) | TMP_PRC_1 | TMP_INT_SENSOR);
wf282a_write_reg(WF_MEAS_CFG, 0x07); // 启动连续压力和温度测量
wf282a_write_reg(WF_CFG_REG, 0x00); // 无中断或FIFO移位配置
// 2. 一次性读取所有校准系数 (从0x10到0x21共18字节)
if (wf282a_read_regs(COEF_C0, calib_buf, 18) != 0) {
return 2; // 读取校准数据失败
}
parse_calibration_data(calib_buf);
// 3. 检查配置是否写入成功
wf282a_read_regs(WF_MEAS_CFG, &check_cfg, 1);
if (check_cfg != 0x07) {
return 1; // 错误
} else {
return 0; // 成功
}
}
void WF_Sleep() {
wf282a_write_reg(WF_MEAS_CFG, 0x00); // 待机模式
}
void WF_Wakeup() {
wf282a_write_reg(WF_MEAS_CFG, 0x07); // 恢复连续测量
}
uint8_t WF_GetID() {
uint8_t id;
wf282a_read_regs(WF_ID_REG, &id, 1);
return id;
}
float WF_Temperature_Calculate() {
float Traw_sc;
int32_t Traw = Get_Traw();
Traw_sc = (float)Traw / KT; // 缩放原始温度值
return (float)c0 * 0.5f + (float)c1 * Traw_sc;
}
float WF_Pressure_Calculate() {
float Traw_sc, Praw_sc, Pcomp;
int32_t Traw = Get_Traw();
int32_t Praw = Get_Praw();
Traw_sc = (float)Traw / KT; // 缩放原始温度值
Praw_sc = (float)Praw / KP; // 缩放原始压力值
// 公式: 手册给出
Pcomp = (float)c00
+ Praw_sc * ((float)c10 + Praw_sc * ((float)c20 + Praw_sc * (float)c30))
+ Traw_sc * (float)c01
+ Traw_sc * Praw_sc * ((float)c11 + Praw_sc * (float)c21);
return Pcomp;
}
float WF_Altitude_Calculate() {
float pressure_pa = WF_Pressure_Calculate();
// 使用标准大气压公式计算海拔
// P = P0 * (1 - L*h / T0)^(g*M / (R*L))
// 简化公式: h = 44330 * (1 - (P/P0)^(1/5.255))
// 1/5.255 ≈ 0.1903
if (pressure_pa <= 0) {
return 0.0f; // 避免无效计算
}
return 44330.0f * (1.0f - powf(pressure_pa / 101325.0f, 0.1902949f));
}

View File

@ -0,0 +1,148 @@
#ifndef _WF282A_H_
#define _WF282A_H_
#include <stdint.h> // 使用标准整数类型
// 标定值
#define KT 524288.0f
#define KP 1572864.0f
#define WF_PULL_UP 1 //外部是否接的上拉
// I2C 从设备地址
#if WF_PULL_UP == 1 //外部接的高
#define WF_IIC_7BIT_ADDRESS 0x77 //7位,外部接高为0x77
#define WF_IIC_WRITE_ADDRESS (WF_IIC_7BIT_ADDRESS<<1) //8位地址
#define WF_IIC_READ_ADDRESS (WF_IIC_WRITE_ADDRESS | 0x01)
#else
#define WF_IIC_7BIT_ADDRESS 0x76 //7位,外部接低为0x76
#define WF_IIC_WRITE_ADDRESS (WF_IIC_7BIT_ADDRESS<<1) //8位地址
#define WF_IIC_READ_ADDRESS (WF_IIC_WRITE_ADDRESS | 0x01)
#endif
#define WF_CHIP_ID 0X10
// 寄存器映射
// 压力数据
#define WF_PRS_B2 0x00
#define WF_PRS_B1 0x01
#define WF_PRS_B0 0x02
// 温度数据
#define WF_TMP_B2 0x03
#define WF_TMP_B1 0x04
#define WF_TMP_B0 0x05
// 配置寄存器
#define WF_PRS_CFG 0x06
#define WF_TMP_CFG 0x07
#define WF_MEAS_CFG 0x08
#define WF_CFG_REG 0x09
#define WF_INT_STS 0x0A
#define WF_FIFO_STS 0x0B
#define WF_RESET_REG 0x0C
// ID寄存器
#define WF_ID_REG 0x0D
// 校准系数寄存器
#define COEF_C0 0x10
#define COEF_C0_C1 0x11
#define COEF_C1 0x12
#define COEF_C00_H 0x13
#define COEF_C00_L 0x14
#define COEF_C00_C10 0x15
#define COEF_C10_M 0x16
#define COEF_C10_L 0x17
#define COEF_C01_H 0x18
#define COEF_C01_L 0x19
#define COEF_C11_H 0x1A
#define COEF_C11_L 0x1B
#define COEF_C20_H 0x1C
#define COEF_C20_L 0x1D
#define COEF_C21_H 0x1E
#define COEF_C21_L 0x1F
#define COEF_C30_H 0x20
#define COEF_C30_L 0x21
// --- 配置宏 ---
// 压力配置 (PRS_CFG[6:4]) - 测量速率
#define PM_RATE_1 0x00 // 1 次/秒
#define PM_RATE_2 0x01 // 2 次/秒
#define PM_RATE_4 0x02 // 4 次/秒
#define PM_RATE_8 0x03 // 8 次/秒
#define PM_RATE_16 0x04 // 16 次/秒
#define PM_RATE_32 0x05 // 32 次/秒
#define PM_RATE_64 0x06 // 64 次/秒
#define PM_RATE_128 0x07 // 128 次/秒
// 压力配置 (PRS_CFG[3:0]) - 过采样率
#define PM_PRC_1 0x00 // 1 次 (单次)
#define PM_PRC_2 0x01 // 2 次 (低功耗)
#define PM_PRC_4 0x02 // 4 次
#define PM_PRC_8 0x03 // 8 次 (标准)
#define PM_PRC_16 0x04 // 16 次 (需要移位)
#define PM_PRC_32 0x05 // 32 次 (需要移位)
#define PM_PRC_64 0x06 // 64 次 (高精度, 需要移位)
#define PM_PRC_128 0x07 // 128 次 (需要移位)
// 温度配置 (TMP_CFG[7]) - 传感器源
#define TMP_EXT_SENSOR 0x80 // 使用外部传感器
#define TMP_INT_SENSOR 0x00 // 使用内部传感器
// 温度配置 (TMP_CFG[6:4]) - 测量速率
#define TMP_RATE_1 0x00 // 1 次/秒
#define TMP_RATE_2 0x01 // 2 次/秒
#define TMP_RATE_4 0x02 // 4 次/秒
#define TMP_RATE_8 0x03 // 8 次/秒
#define TMP_RATE_16 0x04 // 16 次/秒
#define TMP_RATE_32 0x05 // 32 次/秒
#define TMP_RATE_64 0x06 // 64 次/秒
#define TMP_RATE_128 0x07 // 128 次/秒
// 温度配置 (TMP_CFG[3:0]) - 过采样率
#define TMP_PRC_1 0x00 // 1 次
#define TMP_PRC_2 0x01 // 2 次
#define TMP_PRC_4 0x02 // 4 次
#define TMP_PRC_8 0x03 // 8 次
#define TMP_PRC_16 0x04 // 16 次
#define TMP_PRC_32 0x05 // 32 次
#define TMP_PRC_64 0x06 // 64 次
#define TMP_PRC_128 0x07 // 128 次
/**
* @brief 初始化WF282A传感器
* @return 0: 成功, 1: 失败
*/
uint8_t WF_Init(void);
/**
* @brief 使传感器进入休眠/待机模式
*/
void WF_Sleep(void);
/**
* @brief 唤醒传感器,开始连续测量
*/
void WF_Wakeup(void);
/**
* @brief 获取传感器芯片ID
* @return 芯片ID (应为 0x10)
*/
uint8_t WF_GetID(void);
/**
* @brief 计算并返回当前海拔高度
* @return 海拔高度 (单位: 米)
*/
float WF_Altitude_Calculate(void);
/**
* @brief 计算并返回补偿后的压力值
* @return 压力 (单位: Pa)
*/
float WF_Pressure_Calculate(void);
/**
* @brief 计算并返回补偿后的温度值
* @return 温度 (单位: °C)
*/
float WF_Temperature_Calculate(void);
#endif // _WF282A_H_

View File

@ -45,6 +45,10 @@
#include "default_event_handler.h"
#include "debug.h"
#include "system/event.h"
#include "./ano/ano_protocol.h"
#include "./sensor/MMC56.h"
#include "./sensor/BMP280.h"
#include "./sensor/AK8963.h"
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//宏定义
#define LOG_TAG_CONST EARPHONE
@ -199,18 +203,40 @@ void le_user_app_event_handler(struct sys_event* event){
if(event->u.app.buffer[2] == 0x01){ //后面的数据长度 1
switch (event->u.app.buffer[3]){
case 0x01:
extern void start_detection(void);
start_detection();
char* send_tmp = "start_detection\n";
char* send_start = "will start after 5 seconds\n";
send_data_to_ble_client(send_start,strlen(send_start));
if (mmc5603nj_init() != 0) {
xlog("MMC5603NJ initialization failed!\n");
char* send_error = "calibration error\n";
send_data_to_ble_client(send_error,strlen(send_error));
}
xlog("MMC5603NJ PID: 0x%02X\n", mmc5603nj_get_pid());
char* send_tmp = "8th calibration completed\n";
send_data_to_ble_client(send_tmp,strlen(send_tmp));
break;
case 0x02:
extern void create_process(u16* pid,char* name, void *priv, void (*func)(void *priv), u32 msec);
extern void sensor_measure(void);
static int test_id;
SL_SC7U22_Config();
create_process(&test_id, "test",NULL, sensor_measure, 10);
send_tmp = "start_detection\n";
send_data_to_ble_client(send_tmp,strlen(send_tmp));
break;
case 0x03:
extern void start_detection(void);
start_detection();
send_tmp = "start_detection\n";
send_data_to_ble_client(send_tmp,strlen(send_tmp));
break;
case 0x04:
extern void stop_detection(void);
stop_detection();
send_tmp = "stop_detection\n";
send_data_to_ble_client(send_tmp,strlen(send_tmp));
break;
case 0x03:
case 0x05:
extern void clear_speed(void);
clear_speed();
send_tmp = "Reset speed and distances to zero\n";

View File

@ -188,12 +188,18 @@ void hw_iic_stop(hw_iic_dev iic)
u8 hw_iic_tx_byte(hw_iic_dev iic, u8 byte)
{
// printf("====debug1=======\n");
u8 id = iic_get_id(iic);
// printf("====debug2=======\n");
iic_dir_out(iic_regs[id]);
// printf("====debug3=======\n");
iic_buf_reg(iic_regs[id]) = byte;
// printf("====debug4=======\n");
iic_cfg_done(iic_regs[id]);
// printf("====debug5=======\n");
/* putchar('a'); */
while (!iic_pnd(iic_regs[id]));
// printf("====debug6=======\n");
iic_pnd_clr(iic_regs[id]);
/* putchar('b'); */
return iic_send_is_ack(iic_regs[id]);