使用STM32连接BMI270惯性测量单元模块的方法

旧乡故客

近年来，智能可穿戴设备离普通人的生活越来越近，智能手环、智能手表、智能耳机等一系列的产品逐渐走进了人们的生活中。这些设备通过数据交互、云端交互等方式提供了强大的功能，对我们的生活、感知带来很大的转变。可穿戴设备中的MEMS传感器能够精确捕捉数据，并进行实时更新反馈。惯性测量单元作为一种MEMS传感器，可以用来测量方位、运动或者手势。

博世公司推出的低功耗智能传感器BMI270可以用于穿戴设备，该传感器基于博世的MEMS工艺技术，而且大大提升了加速度计的偏移和灵敏度性能。在本篇文章中，我们将介绍如何基于NUCLEO-G070开发板通过SPI接口读取BMI270的加速度计和陀螺仪数据。

所需的组件

●  NUCLEO-G070RB开发板

●  YBX-BMI270惯性测量单元传感器模块（淘宝链接）

●  连接跳线

●  USB线缆

●  友善串口调试助手

YBX-BMI270传感器模块

YBX-BMI270模块采用博世传感器的超低功耗智能惯性测量单元BMI270。该IMU针对可穿戴设备进行了优化，提供精确的加速度、角速率测量和智能片上运动触发中断功能，同时该传感器集成了16位三轴陀螺仪和16位三轴加速度计。该模块支持SPI和I2C接口进行系统集成，可以快速实现与Arduino和STM32等控制器直接相连。该模块板载一颗电源芯片，支持3.3-5V供电。

BMI270包含直观的手势、情景和活动识别功能，并集成了针对腕戴式设备专门进行优化的即插即用计步器。该IMU也非常适合其他类型的可穿戴设备，如耳戴式设备、智能服装、智能鞋、智能眼镜和脚踝带。

Bosch的独特静止组件重新调整 (CRT) 功能可提供内置陀螺仪自校准功能，无需旋转激励，从而在测试和制造过程中为OEM节省宝贵的时间和成本。BMI270的嵌入式即插即用功能有助于缩短产品上市时间。

主要特性

●  采用Bosch超低功耗智能惯性测量单元BMI270

    ●  16位数字三轴加速度计

    ●  16位数字三轴陀螺仪

    ●  电流消耗：685µA（典型值）

    ●  灵敏度误差：± 0.4%

    ●  通过静止CRT功能实现自校准陀螺仪：

●  SPI和I2C接口

●  2个独立的可编程I/O引脚，用于中断和同步事件

●  板载一颗高精度DC-DC芯片

●  LED电源指示灯

●  支持Arduino和STM32等微控制器

●  外形尺寸：24mm x 24mm x 5mm

硬件连接

YBX-BMI270模块连接到NUCLEO-G070RB的SPI1接口，对应的引脚分别是PA5（SCK）、PA6（MISO）和PA7（MOSI），片选引脚CSB连接到PB0。YBX-BMI270模块的VCC连接到3V3引脚，GND引脚连接到NUCLEO-G070RB的任意GND引脚。

驱动文件

Bosch博世传感器官方提供了基于BMI270的驱动文件BMI270_SensorAPI，该源码可以在GitHub进行下载。下载地址：BMI270_SensorAPI

代码

首先我们使用STM32CubeMX工具生成工程文件，根据硬件连接方式选择引脚的功能，然后启用SPI1通讯。SPI1选择全双工主机模式（Full-Duplex Master），硬件NSS信号选择Disable。在参数设置中，数据位大小选择8位，MSB优先。选择合适的分频系数。在无法进行通讯的情况下，可以适当降低SPI1外设的频率。

生成KEIL工程后，接下来我们需要将BOSCH官方提供的BMI270_SensorAPI驱动集成到工程里面。

首先，将下载的整个驱动文件复制到工程所在的目录，然后将bmi2.c、bmi270.c、common.c添加到工程中。在common.c中重载以下两个函数：bmi2_spi_read和bmi2_spi_write。

在主函数main中，首先初始化BMI270，然后对加速度计和陀螺仪的参数进行配置。在while循环中，读取寄存器的数据，并打印输出到串口。

1. printf("\nBMI270 SPI Test\n");
   
2.   printf("Bolgen Studio\n");
   
3. 
   
4.   /* Assign accel sensor to variable. */
   
5.   uint8_t sensor_list[2] = { BMI2_ACCEL, BMI2_GYRO };
   
6. 
   
7.   /* Sensor initialization configuration. */
   
8.   struct bmi2_dev bmi;
   
9. 
   
10.   /* Structure to define type of sensor and their respective data. */
    
11.   struct bmi2_sens_data sensor_data  = { { 0 } };
    
12. 
    
13.   uint8_t indx = 0;
    
14.   float acc_x = 0, acc_y = 0, acc_z = 0;
    
15.   float gyr_x = 0, gyr_y = 0, gyr_z = 0;
    
16.   struct bmi2_sens_config config;
    
17.   /* Interface reference is given as a parameter
    
18.   * For I2C : BMI2_I2C_INTF
    
19.   * For SPI : BMI2_SPI_INTF
    
20.   */
    
21.   rslt = bmi2_interface_init(&bmi, BMI2_SPI_INTF);
    
22.   bmi2_error_codes_print_result(rslt);
    
23. 
    
24.   /* Initialize bmi270. */
    
25.   rslt = bmi270_init(&bmi);
    
26.   bmi2_error_codes_print_result(rslt);
    
27. 
    
28.   if (rslt == BMI2_OK)
    
29.   {
    
30.                 /* Accel and gyro configuration settings. */
    
31.                 rslt = set_accel_gyro_config(&bmi);
    
32.                 bmi2_error_codes_print_result(rslt);
    
33. 
    
34.     if (rslt == BMI2_OK)
    
35.     {
    
36.       /* NOTE:
    
37.        * Accel and Gyro enable must be done after setting configurations
    
38.        */
    
39.       rslt = bmi2_sensor_enable(sensor_list, 2, &bmi);
    
40.       bmi2_error_codes_print_result(rslt);
    
41. 
    
42.       if (rslt == BMI2_OK)
    
43.       {
    
44.         config.type = BMI2_ACCEL;
    
45. 
    
46.         /* Get the accel configurations. */
    
47.         rslt = bmi2_get_sensor_config(&config, 1, &bmi);
    
48.         bmi2_error_codes_print_result(rslt);
    
49. 
    
50.         printf(
    
51.           "\nData set, Accel Range, Acc_Raw_X, Acc_Raw_Y, Acc_Raw_Z, Acc_ms2_X, Acc_ms2_Y, Acc_ms2_Z, Gyr_Raw_X, Gyr_Raw_Y, Gyr_Raw_Z, Gyro_DPS_X, Gyro_DPS_Y, Gyro_DPS_Z\n\n");
    
52.       }
    
53.     }
    
54.   }

复制代码

输出结果

将程序下载到NUCLEO-G070开发板中，运行程序，打开友善串口调试助手，选择正确的串口号，稍后将显示接收到的数据：

注意：由于BMI270传感器需要进行配置的参数较多，因此第一组数据出现的时间会比较慢，请多等待一段时间。