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完成BMI088在线标定

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NeoZng 2023-02-04 23:32:53 +08:00
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143
modules/BMI088/bmi088.c
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@ -154,10 +154,10 @@ static uint8_t BMI088GyroInit(BMI088Instance *bmi088)
//{i--;} 可以设置retry次数,如果retry次数用完了,则返回error
}
bmi088->acc_coef = 1.0; // 尚未初始化时设定为1,使得BMI088Acquire可以正常使用
bmi088->BMI088_GYRO_SEN = BMI088_GYRO_2000_SEN; // 后续改为从initTable中获取
bmi088->BMI088_ACCELL_SEN = BMI088_ACCEL_6G_SEN; // 用宏字符串拼接
bmi088->acc_coef = 1.0; // 尚未初始化时设定为1,使得BMI088Acquire可以正常使用
bmi088->BMI088_GYRO_SEN = BMI088_GYRO_2000_SEN; // 后续改为从initTable中获取
bmi088->BMI088_ACCEL_SEN = BMI088_ACCEL_6G_SEN; // 用宏字符串拼接
bmi088->gNorm
return error;
}
// -------------------------以上为私有函数,用于初始化BMI088acc和gyro的硬件和配置--------------------------------//
@ -174,15 +174,15 @@ BMI088_Data_t BMI088Acquire(BMI088Instance *bmi088)
static uint8_t first_read_flag; // 判断是否时第一次进入此函数(第一次读取)
// 用于初始化DWT的计数,暂时没想到更好的方法
if (!first_read_flag)
DWT_GetDeltaT(& bmi088->bias_dwt_cnt); // 初始化delta
DWT_GetDeltaT(&bmi088->bias_dwt_cnt); // 初始化delta
else
dt_imu = DWT_GetDeltaT(&bmi088->bias_dwt_cnt);
// 读取accel的x轴数据首地址,bmi088内部自增读取地址
BMI088AccelRead(bmi088, BMI088_ACCEL_XOUT_L, buf, 6); // 3* sizeof(int16_t)
static float calc_coef_acc; // 防止重复计算
if (!first_read_flag) // 初始化的时候赋值
calc_coef_acc = bmi088->BMI088_ACCELL_SEN * bmi088->acc_coef;
// 读取accel的x轴数据首地址,bmi088内部自增读取地址 // 3* sizeof(int16_t)
BMI088AccelRead(bmi088, BMI088_ACCEL_XOUT_L, buf, 6);
static float calc_coef_acc; // 防止重复计算
if (!first_read_flag) // 初始化的时候赋值
calc_coef_acc = bmi088->BMI088_ACCEL_SEN * bmi088->acc_coef;
bmi088->acc[0] = calc_coef_acc * (float)(int16_t)(((buf[1]) << 8) | buf[0]);
bmi088->acc[1] = calc_coef_acc * (float)(int16_t)(((buf[3]) << 8) | buf[2]);
bmi088->acc[3] = calc_coef_acc * (float)(int16_t)(((buf[5]) << 8) | buf[4]);
@ -190,20 +190,20 @@ BMI088_Data_t BMI088Acquire(BMI088Instance *bmi088)
BMI088GyroRead(bmi088, BMI088_GYRO_X_L, buf, 6); // 连续读取3个(3*2=6)轴的角速度
static float gyrosen, bias1, bias2, bias3;
if (!first_read_flag)
{ // 先保存,减少访问内存的开销,直接访问栈上变量
{ // 先保存,减少访问内存的开销,直接访问栈上变量
gyrosen = bmi088->BMI088_GYRO_SEN;
bias1 = bmi088->gyro_offset[0];
bias2 = bmi088->gyro_offset[1];
bias3 = bmi088->gyro_offset[2];
first_read_flag = 1; // 最后在这里,完成一次读取,标志第一次读取完成
} // 别担心,初始化调用的时候offset(即零飘bias)是0
} // 别担心,初始化调用的时候offset(即零飘bias)是0
bmi088->gyro[0] = (float)(int16_t)(((buf[1]) << 8) | buf[0]) * gyrosen - bias1 * dt_imu;
bmi088->gyro[0] = (float)(int16_t)(((buf[3]) << 8) | buf[2]) * gyrosen - bias2 * dt_imu;
bmi088->gyro[0] = (float)(int16_t)(((buf[5]) << 8) | buf[4]) * gyrosen - bias3 * dt_imu;
BMI088AccelRead(bmi088,BMI088_TEMP_M,buf,2); // 读温度,温度传感器在accel上
bmi088->temperature= (float)(int16_t)(((buf[0] << 3) | (buf[1] >> 5))) * BMI088_TEMP_FACTOR + BMI088_TEMP_OFFSET;
BMI088AccelRead(bmi088, BMI088_TEMP_M, buf, 2); // 读温度,温度传感器在accel上
bmi088->temperature = (float)(int16_t)(((buf[0] << 3) | (buf[1] >> 5))) * BMI088_TEMP_FACTOR + BMI088_TEMP_OFFSET;
return data_store;
@ -220,13 +220,16 @@ BMI088_Data_t BMI088Acquire(BMI088Instance *bmi088)
#warning REMEMBER TO SET PRE CALIBRATE PARAMETER IF YOU CHOOSE NOT TO CALIBRATE
#define BMI088_PRE_CALI_ACC_X_OFFSET 0.0f
#define BMI088_PRE_CALI_ACC_Y_OFFSET 0.0f
// macro to go here... 预设标定参数
// macro to go here... 预设标定参数 gNorm
/**
* @brief BMI088 acc gyro 标定
* @note 标定后的数据存储在bmi088->bias和gNorm中,用于后续数据消噪和单位转换归一化
* @attention 不管工作模式是blocking还是IT,标定时都是blocking模式,所以不用担心中断关闭后无法标定(RobotInit关闭了全局中断)
* @attention 标定精度和等待时间有关,目前使用线性回归.后续考虑引入非线性回归
* @todo 将标定次数(等待时间)变为参数供设定
* @section 整体流程为1.累加加速度数据计算gNrom() 2.累加陀螺仪数据计算零飘
* 3. 如果标定过程运动幅度过大,重新标定 4.保存标定参数
*
* @param _bmi088 待标定的BMI088实例
*/
@ -234,11 +237,118 @@ void BMI088CalibrateIMU(BMI088Instance *_bmi088)
{
if (_bmi088->cali_mode == BMI088_CALIBRATE_ONLINE_MODE)
{
// 一次性参数用完就丢,不用static
float startTime; // 开始标定时间,用于确定是否超时
uint16_t CaliTimes = 6000; // 标定次数(6s)
int16_t bmi088_raw_temp; // 临时变量,暂存数据移位拼接后的值
uint8_t buf[6] = {0, 0, 0, 0, 0, 0}; // buffer
float gyroMax[3], gyroMin[3]; // 保存标定过程中读取到的数据最大值判断是否满足标定环境
float gNormTemp, gNormMax, gNormMin; // 同上,计算矢量范数(模长)
float gyroDiff[3], gNormDiff; // 每个轴的最大角速度跨度及其模长
startTime = DWT_GetTimeline_s();
// 循环继续的条件为标定环境不满足
do // 用do while至少执行一次,省得对上面的参数进行初始化
{ // 标定超时,直接使用预标定参数(如果有)
if (DWT_GetTimeline_s() - startTime > 10)
{ // 切换标定模式,丢给下一个if处理
_bmi088->cali_mode = BMI088_LOAD_PRE_CALI_MODE;
break;
}
DWT_Delay(0.005);
_bmi088->gNorm = 0;
_bmi088->gyro_offset[0] = 0;
_bmi088->gyro_offset[1] = 0;
_bmi088->gyro_offset[2] = 0;
for (uint16_t i = 0; i < CaliTimes; ++i) // 提前计算,优化
{
BMI088AccelRead(_bmi088, BMI088_ACCEL_XOUT_L, buf, 6); // 读取
bmi088_raw_temp = (int16_t)((buf[1]) << 8) | buf[0]; // 拼接
_bmi088->acc[0] = bmi088_raw_temp * _bmi088->BMI088_ACCEL_SEN; // 计算真实值
bmi088_raw_temp = (int16_t)((buf[3]) << 8) | buf[2];
_bmi088->acc[1] = bmi088_raw_temp * _bmi088->BMI088_ACCEL_SEN;
bmi088_raw_temp = (int16_t)((buf[5]) << 8) | buf[4];
_bmi088->acc[2] = bmi088_raw_temp * _bmi088->BMI088_ACCEL_SEN;
gNormTemp = sqrtf(_bmi088->acc[0] * _bmi088->acc[0] +
_bmi088->acc[1] * _bmi088->acc[1] +
_bmi088->acc[2] * _bmi088->acc[2]);
_bmi088->gNorm += gNormTemp; // 计算范数并累加,最后除以calib times获取单次值
BMI088GyroRead(_bmi088, BMI088_GYRO_X_L, buf, 6); // 可保存提前计算,优化
bmi088_raw_temp = (int16_t)((buf[3]) << 8) | buf[2];
_bmi088->gyro[0] = bmi088_raw_temp * _bmi088->BMI088_ACCEL_SEN;
_bmi088->gyro_offset[0] += _bmi088->gyro[0];
bmi088_raw_temp = (int16_t)((buf[5]) << 8) | buf[4];
_bmi088->gyro[1] = bmi088_raw_temp * _bmi088->BMI088_ACCEL_SEN;
_bmi088->gyro_offset[1] += _bmi088->gyro[1];
bmi088_raw_temp = (int16_t)((buf[7]) << 8) | buf[6];
_bmi088->gyro[2] = bmi088_raw_temp * _bmi088->BMI088_ACCEL_SEN;
_bmi088->gyro_offset[2] += _bmi088->gyro[2]; // 累加当前值,最后除以calib times获得零飘
// 因为标定时传感器静止,所以采集到的值就是漂移
if (i == 0)
{
gNormMax = gNormTemp; // 初始化成当前的重力加速度模长
gNormMin = gNormTemp;
for (uint8_t j = 0; j < 3; ++j)
{
gyroMax[j] = _bmi088->gyro[j];
gyroMin[j] = _bmi088->gyro[j];
}
}
else // 更新gNorm的Min Max和gyro的minmax
{
if (gNormTemp > gNormMax)
gNormMax = gNormTemp;
if (gNormTemp < gNormMin)
gNormMin = gNormTemp;
for (uint8_t j = 0; j < 3; ++j)
{
if (_bmi088->gyro[j] > gyroMax[j]) // 可以写的更简短,宏? :?
gyroMax[j] = _bmi088->gyro[j];
if (_bmi088->gyro[j] < gyroMin[j])
gyroMin[j] = _bmi088->gyro[j];
}
}
gNormDiff = gNormMax - gNormMin; // 最大值和最小值的差
for (uint8_t j = 0; j < 3; ++j)
gyroDiff[j] = gyroMax[j] - gyroMin[j]; // 分别计算三轴
if (gNormDiff > 0.5f ||
gyroDiff[0] > 0.15f ||
gyroDiff[1] > 0.15f ||
gyroDiff[2] > 0.15f)
break; // 超出范围了,重开! remake到while循环,外面还有一层
DWT_Delay(0.0005); // 休息一会再开始下一轮数据获取,IMU准备数据需要时间
}
_bmi088->gNorm /= (float)CaliTimes; // 加速度范数重力
for (uint8_t i = 0; i < 3; ++i)
_bmi088->gyro_offset[i] /= (float)CaliTimes; // 三轴零飘
BMI088AccelRead(_bmi088, BMI088_TEMP_M, buf, 2);
bmi088_raw_temp = (int16_t)((buf[0] << 3) | (buf[1] >> 5)); // 保存标定时的温度,如果已知温度和零飘的关系
// 这里直接存到temperature,可以另外增加BMI088Instance的成员变量TempWhenCalib
_bmi088->temperature = bmi088_raw_temp * BMI088_TEMP_FACTOR + BMI088_TEMP_OFFSET;
// caliTryOutCount++; 保存已经尝试的标定次数?由你.
} while (gNormDiff > 0.5f ||
fabsf(_bmi088->gNorm - 9.8f) > 0.5f ||
gyroDiff[0] > 0.15f ||
gyroDiff[1] > 0.15f ||
gyroDiff[2] > 0.15f ||
fabsf(_bmi088->gyro_offset[0]) > 0.01f ||
fabsf(_bmi088->gyro_offset[1]) > 0.01f ||
fabsf(_bmi088->gyro_offset[2]) > 0.01f); // 条件
}
else
if (_bmi088->cali_mode == BMI088_LOAD_PRE_CALI_MODE) // 如果标定失败也会进来
{
// 读取标定数据
// code to go here ...
_bmi088->gyro_offset[0] = BMI088_PRE_CALI_ACC_X_OFFSET;
// ...
// acc_coef,gNorm ...
}
}
@ -275,6 +385,7 @@ BMI088Instance *BMI088Register(BMI088_Init_Config_s *config)
// 还有其他方案可用,比如阻塞等待传输完成,但是比较笨.
// 注册实例
bmi088_instance->spi_acc = SPIRegister(&config->spi_acc_config);
bmi088_instance->spi_gyro = SPIRegister(&config->spi_gyro_config);
bmi088_instance->acc_int = GPIORegister(&config->acc_int_config);

2
modules/BMI088/bmi088.h
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@ -58,7 +58,7 @@ typedef struct
float gNorm; // 重力加速度模长,从标定获取
float acc_coef; // 加速度计原始数据转换系数
// 传感器灵敏度,用于计算实际值(regNdef.h中定义)
float BMI088_ACCELL_SEN;
float BMI088_ACCEL_SEN;
float BMI088_GYRO_SEN;
// 用于计算两次采样的时间间隔
uint32_t bias_dwt_cnt;