从零开始学STM32F3系列单片机

       STM32 F3开发套件内置陀螺仪和电子罗盘—9个自由度(DOF)MEMS传感器，结合新系列微控制器的先进信号处理和计算功能，可实现具有价格竞争力的传感器融合应用，例如航姿参考系统(Attitude HeadingReference Systems ，AHRS)。传感器融合应用结合强大的计算性能，让设计人员能够在移动游戏、增强实境、光学图像防抖功能、便携式导航系统、机器人和工业自动化系统中实现先进的3D运动检测系统。

* M( l6 m* C6 C% z+ ?' L
& M- c5 c: ~* o2 \
* A* J9 e4 F3 s2 u7 c9 Y3 w+ \

       开发套件包括一个可直接使用的微控制器系统板，板上集成了STM32F303微控制器和相关芯片，以及LED指示灯、按钮、I/O排针和连接PC的USB接口。微控制器的所有引脚都可扩展至无障碍检测点，便于检测和调试应用设计。

      板载MEMS传感器是L3GD20（3轴数字陀螺仪）和LSM303DLHC（6轴地磁传感器）模块，分别来自意法半导体宽广的MEMS传感器产品组合和iNEMO惯性模块。STM32F3 开发套件与Altium、Atollic、IAR、Keil等领先的第三方软件工具厂商提供的STM32软件开发环境相兼容。

8 v7 u# Y' q4 i4 ~+ v

      今天我们学习的就是基于Keil开发环境进行的。

      首先，拿到开发板之后，确保JP3和CN4是连接的，上电后会发现LD1长亮，LD2闪烁：

+ T9 O9 B' f1 Q' K& M

      1，             点击USER按钮后，陀螺仪开始启动，8颗LED根据陀螺仪的变化开始闪烁不同效果。

      2，             再次点击USER按钮后，电子罗盘开始启动，开发板水平放置时，总有1颗LED指向北方。

3 C9 k; ^! @' m6 c" J4 A' D& O

      OK，一个小小的演示完成了，很炫吧！

4 c$ s3 z0 S9 m/ y

      STLink驱动的下载地址：http://www.st.com/internet/evalboard/product/251168.jsp

( K2 b. E7 n7 z3 e& T$ u+ T! a2 y

      注意：安装完软件后，需要重新启动电脑才能生效。

! R% }* U/ m7 R+ Y8 t' }! ^
; v( M. M0 _1 r$ I" c. v

      官方提供了例程和模板如图：

+ _* d9 \7 Y" f; e- X# ?' \

      打开模版里的工程，选择的是MDK-ARM目录下的工程，（不需要配置，因为是已经配置好的）连接上开发板，编译链接、下载程序到开发板中。 开发板此时只有四个led轮流点亮，则证明下载程序成功。

( |* `8 s1 E/ F- |( l8 ^
. X4 Q( j3 [8 l& A% y# b

实验一 UART通讯

      首先，我们看一下如何使用Example文件夹里的例子。打开STM32F30x_StdPeriph_Examples文件夹，会看到有25个例子（ADC、DMA、I2C等），打开ADC文件夹，把里面的所有文件复制，粘贴到STM32F30x_StdPeriph_Templates文件夹里，如下图所示，然后用Keil打开并编译即可。

' ?. v' F; D0 ~- n8 z$ U

# q$ w  A2 Y$ u0 A
0 {3 r  h1 M1 M( a

      当我们把USART文件夹里的USART_Printf内所有内容拷贝到STM32F30x_StdPeriph_Templates文件夹后，编译运行会在串口调试助手里看到：

: R& f5 i* t5 c  y$ X4 {: s

. V, i) ^. [% A+ p5 J

  s- T" F+ G, }6 g5 a5 x0 B  j

USARTx 配置信息：

% r* N6 ]) u8 _* Z: q& g$ ~

        -BaudRate = 115200 baud  

        - WordLength = 8 Bits

        - OneStop Bit

        - Noparity

" @" ^/ L7 i! X  v2 l

        -Hardware flow control disabled (RTS and CTS signals)

        - Receive and transmit enabled

+ x! y3 x/ b3 \; O7 f# C4 {

硬件连接：

       RX_PIN：GPIOE_1

       TX_PIN：GPIOC_1

      接下来，我们分析一下代码含义，找到时钟配置函数：

      在system_stm32f30x.c文件里的SystemInit( )是系统初始化函数，最先运行的，它的作用是FPU设定、复位关键寄存器、配置系统时钟、映射RAM中断向量表。

8 G1 n* W0 N  f1 |  j' w' H

      SetSysClock( )是配置系统时钟函数，对内外部时钟及PLL进行了设置，用户可以在这里进行改变。

& Y4 d% S. [3 Y, n

8 b! T9 c& p& |% F' D  l

  Q8 t# L9 L% ^& @

实验二 MEMS陀螺仪

3 j+ }- U3 k9 k' G
$ r- e' o  D0 H! Q* o. {( k' o

       基于MEMS（MEMS是微机电系统“Micro-Electro-Mechanical Systems”的英文缩写）的陀螺仪价格相比光纤或者激光陀螺便宜很多，但使用精度非常低，需要使用参考传感器进行补偿，以提高使用精度。

       基于MEMS 技术的陀螺仪因其成本低，能批量生产，目前已经能够广泛应用于汽车牵引控制系统、医用设备、军事设备等低成本需求应用中。

1. MEMS陀螺仪工作原理

0 m; M0 R7 t" s

       MEMS陀螺仪利用科里奥效应测量运动物体的角速率，如下图所示。

1 Z) B* u2 Y! M# }" ~' o# p7 P
+ P2 B( D  l+ d+ T1 R! U7 u5 H: X


7 \" o5 S& x0 g) k7 _1 U

       根据科里奥效应，当一个物体（m）沿（V）方向运动且施加角旋转速率（Ω）时，该物体将受到一个黄色箭头方向的力。然后，从一个电容感应结构可以测到科里奥效应最终产生的物理位移。

6 E2 p: n, [7 O) \

2.MEMS陀螺仪应用

       ● MEMS陀螺仪能够测量角速率。数码相机使用陀螺仪检测人手的旋转运动，能够对图像起到稳定的作用。

       ● 当汽车导航系统无法接收GPS卫星信号时，偏航陀螺仪能够测量汽车的方位，使汽车始终沿电子地图的规划路线行驶，这个功能被称之为航位推测系统。

- @& Q4 j9 T  a/ i

       在汽车上，偏航陀螺仪可以开启电子稳定控制（ESC）制动系统，防止汽车急转弯时发生意外事故。当汽车出现翻滚状况时，滚转陀螺仪可以引爆安全气囊。

; g& \' V8 d9 B9 j5 \

       ● 偏航陀螺仪还能用于室内机器人控制。

7 H3 s/ {& p, N' {

       ● 安装在机器人四肢上的多路惯性测量单元(IMU)能够跟踪和监测身体运动。

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3.MEMS陀螺仪测试

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       在陀螺仪校准后，应测试陀螺仪的性能，了解如何从陀螺仪原始数据中获取有价值的角位移信息。

1 j7 b/ C& f& J" Z1 K

       下面是板载陀螺仪L3GD20的特性：

       ·        Three selectablefull scales (250/500/2000 dps)

4 X) H4 a5 ~- X

       ·        I2C/SPIdigital output interface

       ·        16 bit-rate valuedata output

       ·        8-bit temperaturedata output

8 Y2 U) \7 H/ ~. Q* l1 F

       ·        Two digital outputlines (interrupt and data ready)

       ·        Integrated low-and high-pass filters with user-selectable bandwidth

       ·        Wide supplyvoltage: 2.4 V to 3.6 V

       ·        Lowvoltage-compatible IOs (1.8 V)

2 `" z+ @# S" P: U+ e; s% u+ R, E/ E

       ·        Embeddedpower-down and sleep mode

       ·        Embeddedtemperature sensor

       ·        Embedded FIFO

       ·        High shocksurvivability

' X' F& c4 F! s, W. H; N6 Y5 Z

       ·        Extended operatingtemperature range (-40 °C to +85 °C)

       ·        ECOPACK® RoHS and“Green” compliant

9 T9 l7 }9 c( d5 ^0 d

       打开Demonstration文件夹里的工程，main.c文件里：

4 @; _7 Z8 p# ?

       #define L3G_Sensitivity_250dps     (float)  114.285f

: i! C9 v+ S5 l, ]1 _3 f0 ^

       #define L3G_Sensitivity_500dps     (float)  57.1429f

  K3 v0 N( p3 Y, U4 j! Q( K( C

       #define L3G_Sensitivity_2000dps    (float)   14.285f  

       宏定义了在不同情况下的陀螺仪分辨率。

+ h4 Q. X3 O& I+ ]3 F
( Z3 Q7 g; n* |9 l

       第161行，Demo_GyroConfig( )函数对陀螺仪进行了初始化

       下面介绍陀螺仪的结构体，里面存储了关键的参数

( _. f7 R3 f0 U5 F

/* L3GD20struct */

: o$ e0 V/ j; t& r

typedefstruct

$ c7 A1 c% ?  I7 ]% C7 j8 ~

{

2 Z) ^( ~5 x6 i% W* V1 c6 r& Y% Q

  uint8_t Power_Mode;                        /* 电源模式选择 */

  uint8_t Output_DataRate;                     /* 输出速率     */

  uint8_t Axes_Enable;                        /* 坐标轴时能   */

  uint8_t Band_Width;                        /* 带宽选择     */

  uint8_t BlockData_Update;                   /* 快数据更新   */

  uint8_t Endianness;                         /* 大小端数据选择 */

  A/ @* {" R7 I* s

  uint8_t Full_Scale;                         /* 分辨率选择 */

# S# B( O7 C& ?# T+ R& ]

}L3GD20_InitTypeDef;

  P) q/ v( b8 I( G  A4 x

       那么，我们如何读到陀螺仪的值，通过Demo_GyroReadAngRate(Buffer)函数，在477行。在487       行，L3GD20_Read(tmpbuffer,L3GD20_OUT_X_L_ADDR,6)用于读取X轴的角度。

. y4 A. _9 ?+ ]  B
0 G& I5 T' n0 W. l0 [9 ]2 b5 g2 W, n

voidDemo_GyroReadAngRate (float* pfData)

  B3 b8 _" {. v4 I4 A

{

  uint8_t tmpbuffer[6] ={0};

& g0 ^0 @0 Y2 a) E% b

  int16_t RawData[3] = {0};

  uint8_t tmpreg = 0;

& T4 y4 j; W! z5 x0 i/ Q

  float sensitivity = 0;

$ K' G0 L" w) T/ T, s0 E4 D

  int i =0;

/* 检测 controlregister 4 数据是大端还是小端存储的*/

. b3 p( z8 [$ z( p2 b3 L

L3GD20_Read(&tmpreg,L3GD20_CTRL_REG4_ADDR,1);

  /* 读取X轴的角度 */

8 j* O- K$ j. C

  L3GD20_Read(tmpbuffer,L3GD20_OUT_X_L_ADDR,6);

* B; S) I: Z% ^$ W& P5 W

  /* 如果是小端模式 */

    if(!(tmpreg & 0x40))

  {

& @9 x0 m3 S1 j& Q8 E. h# o8 x    for(i=0; i

学习了，谢谢楼主
有源码就更好啦

很好，学习了

学习下

看看

做串口实验的时候除了ST-LINK那一条线外，还需要别USB转串口线吗？

官方提供的例程和模板在哪里可以下载到呢？官方网站找不到啊。

学习学习。。。。。。。。

学习学习。。。。。。。。

顶一个

值得学习

马克一下

楼主辛苦了

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学习了，很好。。。。

顶一个