From 80df9bca15d1c8ae6fa3d7efb8f6df36e7ceddf8 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: NeoZng Date: Sat, 4 Feb 2023 23:32:53 +0800 Subject: [PATCH] =?UTF-8?q?=E5=AE=8C=E6=88=90BMI088=E5=9C=A8=E7=BA=BF?= =?UTF-8?q?=E6=A0=87=E5=AE=9A?= MIME-Version: 1.0 Content-Type: text/plain; charset=UTF-8 Content-Transfer-Encoding: 8bit --- modules/BMI088/bmi088.c | 143 +++++++++++++++++++++++++++++++++++----- modules/BMI088/bmi088.h | 2 +- 2 files changed, 128 insertions(+), 17 deletions(-) diff --git a/modules/BMI088/bmi088.c b/modules/BMI088/bmi088.c index bf096fa..0570b0d 100644 --- a/modules/BMI088/bmi088.c +++ b/modules/BMI088/bmi088.c @@ -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); diff --git a/modules/BMI088/bmi088.h b/modules/BMI088/bmi088.h index 58a4ef5..5b59f7f 100644 --- a/modules/BMI088/bmi088.h +++ b/modules/BMI088/bmi088.h @@ -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;