ماژول GEBRABIT-IAM20680HP

31.290.000 ریال

ماژول GEBRABIT-IAM20680HP یک سنسور حرکتی 6 محوره پیشرفته شامل شتاب‌سنج و ژیروسکوپ با دقت بالا و عملکرد پایدار است. این ماژول با تکنولوژی به‌ روز و طراحی مقاوم، مناسب برای کاربردهای حساس در سیستم‌های موقعیت‌یابی، کنترل حرکت و دستگاه‌های هوشمند می‌باشد.

دسترسی: موجود در انبار

توجه!

ماژول‌های جبرابیت، پیش از ورود به فروش، با قطعات اصلی و تحت فرایندهای تست عملکرد و پایداری بررسی می‌شوند. این موضوع باعث می‌شود محصول نهایی از نظر کیفیت، دقت و دوام در سطح استانداردهای مهندسی قرار گیرد.
در بازار ممکن است محصولات مشابه با قیمت پایین‌تر دیده شوند، اما بسیاری از آن‌ها بدون کنترل کیفیت و با قطعات غیرمعتبر عرضه می‌شوند که در پروژه‌های حساس موجب خطا، ناپایداری یا آسیب به سیستم می‌شود.
هدف ما ارائه محصولی است که نه‌تنها به‌درستی کار کند، بلکه در بلندمدت اعتماد و کارایی واقعی به همراه داشته باشد. این کیفیت، نتیجه استفاده از قطعات اصل و انجام تست‌های دقیق پیش از ارسال است.

سنسورهای موشن ترکینگ

Motion Tracking شامل ردیابی حرکت اجسام و انتقال داده های اندازه گیری شده توسط سنسور به برنامه برای پردازش بیشتر می باشد. Motion Tracking به منظور حرکت یک جسم در مسیر الگوی ذخیره شده استفاده می شود. Motion Tracking دارای طیف گسترده ای از کاربردها از قبیل نظامی، سرگرمی، ورزشی، برنامه های کاربردی پزشکی، اعتبارسنجی بینایی کامپیوتر و رباتیک است. علاوه بر این در ساخت فیلم و بازی های ویدیویی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد.

ژیروسکوپ

ژیروسکوپ سرعت زاویه ای را با استفاده از اثر کوریولیس (Coriolis Effect) اندازه گیری می کند. هنگامی که یک جرم در یک جهت خاص با سرعت خاصی حرکت می کند و  یک نرخ زاویه ای خارجی مطابق با فلش سبز رنگ زیر اعمال  شود، نیرویی مانند فلش قرمز آبی نشان داده شده ، باعث جابجایی عمودی جرم می شود. بنابراین مشابه شتاب سنج، این جابجایی باعث تغییر در ظرفیت خازنی که مرتبط با نرخ زاویه ای خاصی هست، می شود.

ساختار میکرو ژیروسکوپ چیزی شبیه به این است. جرمی که دائماً در حال حرکت یا نوسان است و هنگامی که نرخ زاویه ای خارجی اعمال می شود، بخش انعطاف پذیری از جرم حرکت کرده و جابجایی عمودی انجام می شود.

شتاب‌سنج

شتاب سنج وسیله ای است که ارتعاش یا شتاب حرکت سازه را اندازه گیری می کند. نیروی ناشی از ارتعاش یا تغییر در حرکت (شتاب) باعث می شود که جرم ماده پیزوالکتریک را “فشرده” کند که بار الکتریکی متناسب با نیروی وارد شده بر آن تولید می کند. از آنجایی که بار با نیرو متناسب است و جرم آن ثابت است، پس بار نیز با شتاب متناسب است. این حسگرها به روش‌های مختلفی از ایستگاه‌های فضایی گرفته تا دستگاه‌های دستی مورد استفاده قرار می‌گیرند، و این احتمال وجود دارد که شما قبلاً دستگاهی با شتاب‌سنج در آن داشته باشید. به عنوان مثال، تقریباً همه تلفن های هوشمند امروزی دارای شتاب سنج هستند. آنها به تلفن کمک می کنند تا بداند آیا در هر جهتی تحت شتاب قرار می گیرد یا خیر، و دلیل روشن شدن صفحه نمایش تلفن شما با چرخاندن آن است. در یک محیط صنعتی، شتاب‌سنج‌ها به مهندسان کمک می‌کنند تا پایداری دستگاه‌ها را درک کنند و آنها را قادر می‌سازند تا هرگونه نیرو/ارتعاش ناخواسته را نظارت کنند.

یک شتاب سنج با استفاده از یک حسگر الکترومکانیکی کار می کند که برای اندازه گیری شتاب استاتیک یا دینامیکی طراحی شده است. شتاب ایستا نیروی ثابتی است که بر جسم وارد می شود، مانند گرانش یا اصطکاک. این نیروها تا حد زیادی قابل پیش بینی و یکنواخت هستند. به عنوان مثال، شتاب ناشی از گرانش در 9.8 متر بر ثانیه ثابت است و نیروی گرانش تقریباً در هر نقطه از زمین یکسان است.

اصل کلی شتاب سنج ها این است که آنها می توانند شتاب را تشخیص داده و آن را به مقادیر قابل اندازه گیری مانند سیگنال های الکتریکی تبدیل کنند.

مروری بر IAM20680HP

سنسور موشن ترکینگ ژیروسکوپ و شتاب سنج IAM20680HP

IAM20680HP یک سنسور موشن ترکینگ 6 محوره‌ی صنعتی است که یک ژیروسکوپ 3 محوره و شتاب سنج 3 محوره را با یک ADC  16بیتی روی تراشه ایی در پکیج 16 پینLGA  سایز small 3×3×0.75mm) ) ادغام می کند.

ژیروسکوپ سه محوره‌ی موجود در این سنسور، دارای FSR قابل برنامه‌ریزی 250 dps±، 500dps± ،  1000dps ± و 2000 dps ± میباشد، همچنین شتاب سنج موجود در این سنسور نیز یک شتاب سنج سه محوره است که دارای FSR قابل برنامه ریزی 2g±، 4g± ، 8g ± و 16g± میباشد.

یکی از ویژگی‌های این  شتاب سنج وجود بافر  FIFO  4096-byteاست که میتواند ترافیک در رابط باس سریال (serial bus) را کاهش داده و به پردازنده اجازه میدهد تا اطلاعات سنسور را خوانده و با رفتن روی حالت کم مصرف موجب کاهش مصرف انرژی میشود.

از دیگر ویژگی‌های بارز این محصول میتوان به وجود فیلترهای قابل تنظیم، سنسور دمای تعبیه شده و وقفه‌های قابل تنظیم ، توانایی برقراری ارتباط هم از طریق پروتکل I2C  و هم از طریق SPI اشاره کرد.

مشخصات فنی

کاربردها

  • User-selectable module power supply voltage between 1V8 and 3V3
  • User-selectable module I/O logic voltage between 1V8 and 3V3
  • User-selectable interface protocol (I2C or SPI)
  • User-selectable I2C address (AD0)
  • Access to all data pins of the sensor
  • On Board, ON/OFF LED indicator
  • Pin Compatible with GEBRABUS
  • It can be used as a daughter board of GebraBit MCU Modules
  • Featuring Castellated pad (Assembled as SMD Part)
  • Separatable screw parts to reduce the size of the board
  • Package: GebraBit small (36.29mm x 32.72mm)
  • Navigation Systems Aids for Dead Reckoning
  • Lift Gate Motion Detection
  • Accurate Location for Vehicle to Vehicle and Infrastructure
  • 360º View Camera Stabilization and Vision Systems
  • Head-up display (HUD) and augmented reality HUD
  • Telematics and Car Alarm
  • Insurance Vehicle Tracking

ماژول GebraBit IAM20680HP

بعد از توضیحات ذکر شده در بالا متوجه شده اید که سنسور IAM20680HP با توجه به پکیج LGA و عدم دستسرسی به پین های سنسور،کاربر برای توسعه سخت افزاری و البته توسعه نرم افزاری سنسور،نیاز به یک مدار راه انداز و درایور دارد.GebraBit برای راحتی کاربران این امر را با پیاده سازی مدار سنسور IAM20680HP و ارایه دسترسی به پین های سیگنال های ارتباطی و تغذیه ، با فابلیت انتخاب پروتکل ارتباطی I2C یا SPI و ولتاژ کاری و سطح لاجیک پروتکل های ارتباطی ، محق ساخته است.

 کافیست ماژول GebraBit IAM20680HP را در BreadBoard قرار داده سپس با اعمال ولتاژ مورد نیاز و انتخاب پروتکل ارتباطی I2C یا SPI ، ماژول  GebraBit IAM20680HP را با هریک از برد های اردوینو، رزبری پای ، دیسکاوری و مخصوصا ماژول GebraBit STM32F303 یا GebraBit ATMEGA32  که پیشنهاد ما استفاده از ماژول های توسعه میکروکنترلری GebraBit هست،راه اندازی و دیتا را دریافت کنید.

دلیل پیشنهاد ما در راه اندازی ماژول GebraBit IAM20680HP با ماژول های توسعه میکروکنترلری GebraBit مانند GebraBit STM32F303 یا GebraBit ATMEGA32  ،وجود رگولاتور داخلی 3V3 در آنها و  سازگاری ترتیب پین های همه ماژول های GebraBit  با هم بوده(استاندارد GEBRABUS) که فقط کافیست ماژول  GebraBit IAM20680HP را مانند تصویر بالا در سوکت مربوطه قرار داده و بدون نیاز به سیم کشی ،ماژول سنسور مورد نظر را توسعه دهید.

ویژگی‌های ماژول GebraBit IAM20680HP ​

  • User-selectable module power supply voltage between 1V8 and 3V3
  • User-selectable module I/O logic voltage between 1V8 and 3V3
  • User-selectable interface protocol (I2C or SPI)
  • User-selectable I2C address (AD0)
  • Access to all data pins of the sensor
  • On Board, ON/OFF LED indicator
  • Pin Compatible with GEBRABUS
  • It can be used as a daughter board of GebraBit MCU Modules
  • Featuring Castellated pad (Assembled as SMD Part)
  • Separatable screw parts to reduce the size of the board
  • Package: GebraBit small (36.29mm x 32.72mm)

معرفی بخش های ماژول

سنسور IAM20680HP

ای سی اصلی این ماژول بوده که در مرکز ماژول قرار گرفته و مدار ان طراحی شده است.

جامپرهای انتخاب پروتکل ارتباطی

در صورتی که مقاومتهای 0R تمام Jumper Selector ها به سمت چپ باشد،پروتکل I2C اتنخاب شده است.

در صورتی که مقاومتهای 0R تمام Jumper Selector ها به سمت راست باشد،پروتکل SPI اتنخاب شده است.

به صورت پیش فرض نیز پروتکل I2C انتخاب شده است.

جامپرAD0 SEL

در صورت انتخاب پروتکل I2C  ،وضعیت جامپر AD0 SEL آدرس I2C سنسور ( 0x68=>0,0×69=>1) را مشخص می کند.

به صورت پیش فرض مقاومت 0R روی 0 قرار داشته و  آدرس  0x68  انتخاب شده است.

جامپرVDIO SEL

 با توجه به وضعیت مقاومت  0R این جامپر ، سطح منطق (Logic Level) ارتباط دیجیتال(I2C  یا SPI) سنسور از بین 1V8 و 3V3 انتخاب می شود.

به صورت پیش فرض سطح منطق (Logic Level) ارتباط دیجیتال(I2C  یا SPI) سنسور 3V3 انتخاب شده است.

جامپرVDD SEL

با توجه به وضعیت مقاومت  0R این جامپر ، ولتاژ اصلی تغذیه سنسور از بین 1V8 و 3V3 انتخاب میشود

به صورت پیش فرض ولتاژ اصلی تغذیه سنسور 3V3 انتخاب شده است.

تغذیه LED

با توجه به وضعیت جامپر VDD SEL و اعمال ولتاژ به ماژول توسط پین مربوطه، LED ماژول روشن می شود.

پین های ماژول

پین های تغذیه

  • 3V3 : این پین می تواند با توجه به وضعیت Jumper Selector های VDDSEL و VDIOSEL ،تغذیه اصلی سنسور و سطح منطق(Logic Level) ارتباط دییجیتال(I2C یا SPI) سنسور را تامین کند.
  • 1V8 : این پین می تواند با توجه به وضعیت Jumper Selector های VDDSEL و VDIOSEL ،تغذیه اصلی سنسور و سطح منطق(Logic Level) ارتباط دییجیتال(I2C یا SPI) سنسور را تامین کند.
  • GND : این پین زمین مشترک برای تغذیه و سطح منطق(Logic Level) سنسور می باشد.

پین های I2C

با استفاده از Jumper Selector های تعبیه شده روی برد می توان نوع ارتباط با ماژول را انتخاب کرد.در صورتی که مقاومتهای 0R تمام Jumper Selector ها به سمت چپ باشد،پروتکل I2C اتنخاب شده است.وضعیت جامپر AD0 SEL آدرس I2C سنسور ( 0x68 یا 0x69 ) را مشخص می کند.

  • SDA : این پین، پین دیتای ارتباط I2C می باشد، که به پین دیتای متناظر در میکروکنترلر(پردازنده) ، متصل می شود.با توجه به وضعیت جامپر VDIOSEL ،می توانید از سطح منطق(Logic Level) با ولتاژ 1V8 یا 3V3  استفاده کنید.این پین با یک مقاومت 10K پول آپ (Pull Up) شده است.
  • SCL : این پین، پین کلاک ارتباط I2C می باشد، که به پین کلاک متناظر در میکروکنترلر(پردازنده) ، متصل می شود.با توجه به وضعیت جامپر VDIOSEL ،می توانید از سطح منطق(Logic Level) با ولتاژ 1V8 یا 3V3 استفاده کنید.این پین با یک مقاومت 10K پول آپ (Pull Up) شده است.

پین های SPI

با استفاده از Jumper Selector های تعبیه شده روی برد می توان نوع ارتباط با ماژول را انتخاب کرد.در صورتی که مقاومتهای 0R تمام Jumper Selector ها به سمت راست باشد،پروتکل SPI اتنخاب شده است.وضعیت جامپر AD0 SEL در این حالت بی تاثیر است.

  • SDI(MOSI) : از این پین، برای ارسال دیتا از میکروکنترلر(پردازنده) به ماژول(سنسور) استفاده میشود.نام اختصاری این پین برگرفته از عبارت لاتین Serial Data In / Microcontroller Out Sensor In می باشد.
  • SDO(MISO) : از این پین، برای ارسال دیتا از ماژول(سنسور) به میکروکنترلر(پردازنده) استفاده میشود.نام اختصاری این پین برگرفته از عبارت لاتین Serial Data Out / Microcontroller In Sensor Out می باشد.
  • SCK : این پین، پین کلاک برای ارتباط SPI بوده که از نوع ورودی (Input) برای سنسور محسوب و به پین کلاک متناظر در میکروکنترلر(پردازنده) ، متصل می شود.
  • CS : این پین، پین Chip Select برای ارتباط SPI با ماژول(سنسور) می باشد، که با اعمال ولتاژ LOW (0V) ،ماژول(سنسور) برای ارتباط SPI انتخاب می شود.این پین از نوع ورودی (Input) برای سنسور محسوب می شود.

در صورتی که می خواهید از چندین ماژول GebraBit IAM20680HPبه صورت همزمان استفاده کنید، کافیست پین های SDO , SDI , SCK همه انها و میکرکنترلر(پردازنده) را به هم متصل کرده و به CS هر کدام، یک پین منحصر به فرد اختصاص دهید.

دیگر پین ها

  • INT : پین Interrupt (وقفه) سنسور IAM20680HP بوده که با توجه به دیتاشیت سنسور، کاربر می تواند شرایط وقوع وقفه،حالات و روش های وقوع وقفه و … را تنظیم کند.
  • FSY(FSYNC) : برای همگام سازی (Synchronization) سنسور با یک منبع خارجی ، از این پین استفاده میشود.برای اطلاعات بیشتر دیتاشیت سنسور مطالعه شود.به صورت پیش فرض این پین با مقاومت R3 به زمین متصل شده است.جهت استفاده از پین، مقاومت R3 باید از ماژول ، جدا (دمونتاژ) گردد.

اتصال به پردازنده

اتصال I2C با GebraBit STM32F303

ابتدا اطمینان حاصل کنید که پروتکل I2C با استفاده از جامپر های روی برد انتخاب شده است، سپس برای اتصال I2C ماژول GebraBit IAM20680HPبه ماژول میکروکنترلرGebraBit STM32F303 بعد از تعریف کردن SDA و SCL رو پین های PB9 و PB8 (برای راحتی کار در STMCUBEMX)مراحل زیر را دنبال کنید:

  • پین 3V3 ماژول IAM20680HP را به پین 3V3 خروجی ماژول میکروکنترلر متصل کنید.(سیم قرمز)
  • پین GND ماژول IAM20680HP را به پین GND ماژول میکروکنترلر متصل کنید.(سیم سیاه)
  • پین SCL ماژول IAM20680HP را به پین PB8 ماژول میکروکنترلر (SCL) متصل کنید.(سیم آبی)
  • پین SDA ماژول IAM20680HP را به پین PB9 ماژول میکروکنترلر (SDA) متصل کنید.(سیم زرد)

نحوه اتصال موارد ذکر شده در بالا،در این تصویر مشاهده می شود:

توجه: با توجه به اینکه پین PA14 ماژول میکروکنترلرGebraBit STM32F303 برای پروگرام کردن میکروکنترلر استفاده میشود،تنظیم I2C بر روی پین های PA14 و PA15 در این ورژن مقدور نمی باشد،لذا در اتصال I2C به ماژول میکروکنترلرGebraBit STM32F303 در این ورژن ، ماژول GebraBit IAM20680HP نمی تواند به صورت Pin to Pin بر روی آن قرار گیرد.برای راحتی کار می توانید پروتکل SPI را با استفاده از جامپر های روی برد انتخاب کرده و سپس ماژول GebraBit IAM20680HP را به صورت Pin to Pin بر روی ماژول GebraBit STM32F303 قرار دهید.

اتصال SPI با GebraBit STM32F303

ابتدا اطمینان حاصل کنید که پروتکل SPI با استفاده از جامپر های روی برد انتخاب شده است، سپس برای اتصال SPI ماژول GebraBit IAM20680HPبه ماژول میکروکنترلرGebraBit STM32F303 بعد از تعریف کردن SDI و SDO و SCK و CS رو پین های PB5 و PB4 و PB3 و PC13 (برای راحتی کار در STMCUBEMX) ماژول GebraBit IAM20680HP را به صورت Pin to Pin به راحتی بر روی ماژول GebraBit STM32F303 قرار دهید.

در اینجا برای درک بهتر اتصال جداگانه ماژول‌ها نشان داده شده است.

اتصال SPI یا I2C با GebraBit ATMEGA32A

با توجه به اینکه پین های SPI و I2C میکروکنترلر ATMEGA32A بر اساس استاندارد GEBRABUS متناظر با پین های SPI و I2C  دیگر ماژول های GEBRABIT می باشد،  ماژول GebraBit IAM20680HP را به صورت Pin to Pin به راحتی بر روی ماژول GebraBit ATMEGA32A قرار داده و با تغییر وضعیت مقاومت های جامپر انتخاب پروتکل، با ماژول GebraBit IAM20680HPاز طریق SPI یا I2C ارتباط برقرار کنید.

در اینجا برای درک بهتر اتصال جداگانه ماژول‌ها نشان داده شده است.

توجه: در صورت استفاده از ماژول‌های میکروکنترلری GebraBit توجه داشته باشید که جامپر سلکتورهای تغذیه ماژول GebraBit  IAM20680HP روی 3V3 باشد تا راحت تر بتوانید ولتاژ3V3 را از ماژول میکروکنترلری گرفته و ماژول را فعال کنید.

اتصال I2C با ARDUINO UNO

ابتدا اطمینان حاصل کنید که پروتکل I2C با استفاده از جامپر های روی برد انتخاب شده است، سپس برای اتصال I2C ماژول GebraBit IAM20680HP به ARDUINO UNO مراحل زیر را دنبال کنید:

  • پین 3V3 ماژول IAM20680HP را به پین 3V3 خروجی برد ARDUINO UNO متصل کنید.(سیم قرمز)
  • پین GND ماژول IAM20680HP را به پین GND برد ARDUINO UNO متصل کنید.(سیم سیاه)
  • پین SCL ماژول IAM20680HP را به پین A5 برد ARDUINO UNOمتصل کنید.(سیم آبی)
  • پین SDA ماژول IAM20680HP را به پین A4 برد ARDUINO UNOمتصل کنید.(سیم نارنجی)

نحوه اتصال موارد ذکر شده در بالا،در این تصویر مشاهده می شود:

اتصال SPI با ARDUINO UNO

ابتدا اطمینان حاصل کنید که پروتکل SPI با استفاده از جامپر های روی برد انتخاب شده است، سپس برای اتصال SPI ماژول GebraBit IAM20680HPبه ARDUINO UNO مراحل زیر را دنبال کنید:

  • پین 3V3 ماژول IAM20680HPرا به پین 3V3 خروجی برد ARDUINO UNO متصل کنید.(سیم قرمز)
  • پین GND ماژول IAM20680HP را به پین GND برد ARDUINO UNO متصل کنید.(سیم سیاه)
  • پین SDI ماژول IAM20680HP را به پین D11 برد ARDUINO UNO( (SDIمتصل کنید.(سیم زرد)
  • پین SDO ماژول IAM20680HPرا به پین D12 برد ARDUINO UNOمتصل کنید.(سیم بنفش)
  • پین SCK ماژول IAM20680HP را به پین D13 برد ARDUINO UNOمتصل کنید.(سیم نارنجی)
  • پین CS ماژول IAM20680HP را به پین D10 برد ARDUINO UNOمتصل کنید.(سیم آبی)

نحوه اتصال موارد ذکر شده در بالا،در این تصویر مشاهده می شود:

هدف ما از انجام این پروژه چیست؟

در این بخش قصد داریم سنسور IAM20680HP را به وسیله میکروکنترلر آرم، سری STM32F راه اندازی کنیم. به منظور استفاده راحت تر و بهینه تر در این پروژه از دو ماژول آماده GB303IM و GebraBit STM32F303 استفاده میکنیم.

این دو ماژول شامل مینیمم قطعات لازم سنسور IAM20680HPو میکروکنترلر STM32F میباشند که توسط تیم جبرابیت جهت آسان سازی کار فراهم شده اند.

در این آموزش چه چیزهایی یاد میگیریم؟

شما در این بخش ضمن راه اندازی و استفاده از سنسور IAM20680HP  ، به طور خلاصه با تمامی رجیسترهای سنسور IAM20680HP ، نحوه تنظیم بخش های مختلف میکروکنترلر STM32 برای راه اندازی این سنسور با استفاده از پروتکل SPI، چگونگی استفاده از فایل کتابخانه و درایور مختص ماژول GB303IM، نحوه فراخوانی توابع و در نهایت دریافت داده های سنسور در کامپایلر Keil  نیز آشنا خواهید شد.  

برای شروع این پروژه به چه چیزهایی نیاز داریم؟

برای اجرای این پروژه به سخت‌افزار و نرم‌افزار نیاز داریم. عناوین این سخت‌افزارها و نرم‌افزارها در جدول زیر به شما ارائه شده است و می‌توانید با کلیک بر روی هر یک، آن را تهیه/دانلود کرده و برای شروع آماده شوید.

سخت افزارهای مورد نیازنرمافزارهای مورد نیاز
ST-LINK/V2 ProgrammerKeil uVision Programmer
STM32 Microcontroller – ( Gebra STM32f303 )STM32CubeMX Program
ماژول GEBRABIT-IAM20680HP
Cable and Breadboard

 بدین منظور ابتدا پروتکل ارتباطی SPI را با استفاده از جامپر های روی برد  انتخاب کرده و سپس مانند تصویر زیر ماژول  GebraBit IAM20680HP را به صورت Pin To Pin بر روی ماژول GebraBit STM32F303 قرار می دهیم:

توجه: تصویر بالا تنها نمونه‌ای از نحوه قرار دادن GebraBit IAM20680HP به‌عنوان Pin to Pin روی ماژول STM32F303 است. بنابراین، کاربر باید هنگام استفاده از پروتکل ارتباطی SPI، وضعیت صحیح جامپرهای مربوطه را انتخاب کند.

در نهایت مقادیر دما و شتاب  و سرعت زاویه ای را در سه محور X , Y , Z به صورت Real Time در پنجره Watch1 کامپایلر Keil در حالت Debug Session مشاهده خواهیم کرد.

تنظیمات STM32CubeMX

در ادامه تنظیمات مربوط به هریک از بخش های SPI , RCC , Debug , Clock را در میکروکنترلر STM32F303 برای راه اندازی ماژول GebraBit IAM20680HP را مرور می کنیم.

تنظیمات SPI

 در این بخش برای ارتباط SPI با ماژول GebraBit STM32F303 حالت Full Duplex Master را انتخاب کرده و پین های PB3 و PB4 و PB5 را به عنوان SCK و MISO و MOSI و پین PC13 را CS انتخاب می کنیم :

RCC / Clock تنظیمات

به‌دلیل وجود کریستال خارجی (External Crystal) در برد جبرابیت STM32F303، در بخش “RCC” گزینه “Crystal/Ceramic Resonator” را انتخاب می‌کنیم.

سپس از صفحه Clock Configuration حالت PLLCLK را انتخاب کرده و سایر تنظیمات لازم را انجام می‌دهیم (برای اطلاعات بیشتر کلیک کنید).

Debug & Programming تنظیمات

برای کاهش تعداد پایه‌ها در زمان Debug and Program، در این ماژول گزینه “Serial Wire” را از بخش “Debug” در بلوک “SYS” انتخاب می‌کنیم که مربوط به پایه‌های “SWCLK” و “SWDIO” است.

Project Manager تنظیمات

تنظیمات “Project Manager” به صورت زیر است؛ در اینجا از نسخه “5.32” محیط توسعه “MDK-ARM” استفاده کرده‌ایم. اگر شما برای برنامه‌نویسی از محیط توسعه دیگری استفاده می‌کنید، باید از قسمت Toolchain گزینه مربوط به IDE مورد استفاده خود را انتخاب کنید.





پس از تکمیل تمامی تنظیمات بالا، روی گزینه GENERATE CODE کلیک می‌کنیم.

Source Code

کتابخانه پروژه (Library)

جبرابیت علاوه بر طراحی ماژولار انواع حسگرها و قطعات مجتمع، برای سهولت در نصب و توسعه نرم‌افزار توسط کاربران، مجموعه‌ای از کتابخانه‌های ساختاریافته و مستقل از سخت‌افزار را به زبان C ارائه می‌دهد. در این راستا، کاربران می‌توانند کتابخانه‌ی مربوط به ماژول مورد نظر خود را در قالب فایل‌های “.h” و “.c” دانلود کنند.

با افزودن کتابخانه‌ی ارائه‌شده توسط جبرابیت به پروژه (راهنمای افزودن فایل به پروژه)، می‌توانیم به‌راحتی کد خود را توسعه دهیم. فایل‌های مربوطه را می‌توانید در انتهای پروژه یا در بخش صفحات مرتبط در سمت راست مشاهده کنید.

تمام توابع تعریف‌شده در کتابخانه با جزئیات کامل توضیح داده شده‌اند و کلیه پارامترهای ورودی و مقادیر بازگشتی هر تابع به‌صورت مختصر شرح داده شده است. از آنجا که این کتابخانه‌ها مستقل از سخت‌افزار هستند، کاربر می‌تواند آن‌ها را به‌سادگی به کامپایلر دلخواه خود اضافه کرده و با میکروکنترلر یا برد توسعه مورد نظر خود استفاده کند.

فایل هدر GebraBit_IAM20680HP.h

در این فایل بر اساس دیتاشیت سنسور یا ای سی ، تمامی آدرس رجیسترها، مقادیر هریک از رجیسترها به صورت Enumeration تعریف شده است.همچنین بدنه سنسور IAM20680HP و کانفیگ های مربوط به هریک از بلوک های داخلی سنسور  IAM20680HP به صورت STRUCT  با نام  GebraBit_IAM20680HP نیز تعریف شده است.که نهایتا در محیط  Debug Session تمامی کانفیگ های مربوط به هر بلوک به صورت Real Time قابل مشاهده است.

IAM20680HP _Interface Enum

برای انتخاب پروتکل ارتباطی با سنسور از این enum استفاده می شود:

C
typedef enum  interface
{
 NOT_SPI = 0,
  IS_SPI
}IAM20680HP_Interface;

IAM20680HP_Accel_Fs_Sel Enum

برای انتخاب مقدار Full Scale  سنسور Accelerometer از این enum استفاده می شود:

C
typedef enum accel_fs_sel
{
FULL_SCALE_2g = 0  ,
FULL_SCALE_4g      ,
FULL_SCALE_8g      ,
FULL_SCALE_16g
}IAM20680HP_Accel_Fs_Sel;

IAM20680HP_Accel_Scale_Factor Enum

برای انتخاب مقدار Scale Factor  سنسور Accelerometer از این enum استفاده می شود:

C
typedef enum Accel_Scale_Factor
{
SCALE_FACTOR_16384_LSB_g = 16384    ,
SCALE_FACTOR_8192_LSB_g  = 8192     ,
SCALE_FACTOR_4096_LSB_g  = 4096     ,
SCALE_FACTOR_2048_LSB_g  = 2048
}IAM20680HP_Accel_Scale_Factor;

IAM20680HP_Gyro_Fs_Sel Enum

برای انتخاب مقدار Full Scale  سنسور Gyroscope از این enum استفاده می شود:

C
typedef enum gyro_fs_sel
{
  FS_250_DPS = 0  ,
 FS_500_DPS       ,
 FS_1000_DPS      ,
 FS_2000_DPS
}IAM20680HP_Gyro_Fs_Sel;

IAM20680HP_Gyro_Scale_Factor Enum

برای انتخاب مقدار Scale Factor  سنسور Gyroscope از این enum استفاده می شود

C
typedef enum Gyro_Scale_Factor
{
SCALE_FACTOR_131_LSB_DPS   = 131   ,
SCALE_FACTOR_65p5_LSB_DPS  = 65    ,
SCALE_FACTOR_32p8_LSB_DPS  = 32    ,
SCALE_FACTOR_16p4_LSB_DPS  = 16
}IAM20680HP_Gyro_Scale_Factor;

IAM20680HP_FIFO_MODE Enum

حالت کاری FIFO سنسور با استفاده از مقادیر این enum تنظیم می شود:

C
typedef enum FIFO_Config
{
BYPASS = 0 ,
STREAM_TO_FIFO      ,
STOP_ON_FULL_FIFO_SNAPSHOT
}IAM20680HP_FIFO_MODE ;

IAM20680HP_Ability Enum

برای فعال و غیر فعال کردن بخش های مختلف سنسور از مقادیر این enum استفاده می شود:

C
typedef enum Ability
{
Disable = 0,
Enable
}IAM20680HP_Ability;

IAM20680HP_Power_Mode Enum

برای تنظیم حالت Power Mode سنسور از مقادیر این enum استفاده می شود:

C
typedef enum Power_Mode
{
IAM20680HP_LOW_NOISE   = 0,
IAM20680HP_LOW_POWER   = 1,
IAM20680HP _SLEEP_OFF  = 2
} IAM20680HP_Power_Mode;

IAM20680HP_ GYRO_Averaging_Filter Enum

برای تعیین فیلتر مورد استفاده در سنسور Gyroscope در حالت Low Power از مقادیر این enum استفاده می شود:

C
typedef enum
{
GYRO_AVERAGE_1_SAMPLES_FILTER   = 0 ,
GYRO_AVERAGE_2_SAMPLES_FILTER   = 1 ,
GYRO_AVERAGE_4_SAMPLES_FILTER   = 2 ,
GYRO_AVERAGE_8_SAMPLES_FILTER   = 3 ,
GYRO_AVERAGE_16_SAMPLES_FILTER  = 4 ,
GYRO_AVERAGE_32_SAMPLES_FILTER  = 5 ,
GYRO_AVERAGE_64_SAMPLES_FILTER  = 6 ,
GYRO_AVERAGE_128_SAMPLES_FILTER = 7
} IAM20680HP_GYRO_Averaging_Filter;

IAM20680HP_ ACCEL_Averaging_Filter Enum

برای تعیین فیلتر مورد استفاده در سنسور Accelerometer در حالت Low Power از مقادیر این enum استفاده می شود:

C
typedef enum ACCEL_Averaging_Filter
{
 ACCEL_AVERAGE_4_SAMPLES_FILTER    = 0 ,
 ACCEL_AVERAGE_8_SAMPLES_FILTER    = 1 ,
 ACCEL_AVERAGE_16_SAMPLES_FILTER   = 2 ,
 ACCEL_AVERAGE_32_SAMPLES_FILTER   = 3
} IAM20680HP_ACCEL_Averaging_Filter;

IAM20680HP_Preparation Enum

این enum منعکس کننده وضعیت آماده بودن یا نبودن هرگونه دیتایی در سنسور می باشد:

C
typedef enum Preparation
{
IS_NOT_Ready = 0,
IS_Ready
}IAM20680HP_Preparation;

IAM20680HP_Reset_Status Enum

وضعیت نهاییReset  نرم افزاری سنسور در این enum بیان شده است:

C
typedef enum Reset_Status
{
FAILED = 0,
DONE
}IAM20680HP_Reset_Status;

IAM20680HP_FIFO_Ability Enum

برای فعال یا غیر فعال سازی FIFO از این Enum استفاده می شود:

C
typedef enum FIFO_Ability
{
FIFO_DISABLE = 0,
FIFO_ENABLE
} IAM20680HP_FIFO_Ability;

IAM20680HP_Get_DATA Enum

نحوه دریافت داده از سنسور در این enum بیان شده است:

C
typedef enum Get_DATA
{
FROM_REGISTER = 0,
FROM_FIFO
} IAM20680HP_Get_DATA;

IAM20680HP_Sleep Enum

برای تنظیم حالت کاری سنسور از مقادیر این enum استفاده می شود :

C
typedef enum Sleep
{
IAM20680HP_AWAKE   = 0 ,
IAM20680HP_SLEEP
}IAM20680HP_Sleep ;

IAM20680HP_Clock_Source Enum

برای کلاک سنسور از مقادیر این enum تنظیم می شود:

C
typedef enum Clock_Source
{
INTERNAL_20MHZ_OSCILLATOR = 0,
AUTO_SELECT               = 1,
CLOCK_STOP                = 7
}IAM20680HP_Clock_Source ;

IAM20680HP_Sensor Enum

برای فعال یا غیر فعال کردن هریک از سنسور ها  از مقادیر این enum استفاده می شود:

C
typedef enum Sensor
{
SENSOR_ENABLE   = 0,
SENSOR_DISABLE  = 7
}IAM20680HP_Sensor ;

IAM20680HP_INT_Level Enum

برای تعیین سطح لاجیک پایه Interrupt از مقادیر این enum استفاده می شود:

C
typedef enum int_level
{
ACTIVE_HIGH = 0,
ACTIVE_LOW
} IAM20680HP_INT_Level;

IAM20680HP_Latch_Type Enum

برای تعیین نوع latch شدن خروجی Interrupt از مقادیر این enum استفاده می شود:

C
typedef enum latch_type
{
_50_US = 0,
HELD_STATUS_CLEAR
} IAM20680HP_Latch_Type;

IAM20680HP_INT_Type Enum

برای تعیین نوع خروجی Interrupt از مقادیر این enum استفاده می شود:

C
typedef enum int_type
{
PUSH_PULL = 0,
OPEN_DRAIN
}IAM20680HP_INT_Type;

IAM20680HP_FIFO_Overflow Enum

مقادیر این   enum نشانگر Overflow شدن یا نشدن FIFO می باشد:

C
typedef enum FIFO_Overflow
{
FIFO_IS_NOT_OVERFLOW = 0,
FIFO_IS_OVERFLOW     = 1
} IAM20680HP_FIFO_Overflow;

IAM20680HP_FIFO_Size Enum

مقادیر این   enum مقدار گنجایش FIFO را مشخص می کند:

C
typedef enum FIFO_Size
{
_512_BYTE = 0 ,
_1_KBYTE  = 1 ,
_2_KBYTE  = 2 ,
_4_KBYTE  = 3 ,
}IAM20680HP_FIFO_Size ;

IAM20680HP_ FCHOICEB Enum

برای فعال یا غیر فعهل کردن فیلتر DLPF  از مقادیر این enum استفاده می شود:

C
typedef enum FCHOICEB
{
ENABLE_DLPF_FCHOICEB = 0,
BYPASS_DLPF_FCHOICEB = 1,
}IAM20680HP_FCHOICEB;

IAM20680HP _ Sample_Rate Enum

برای تعیین نرخ داده خروجی سنسور از مقادیر این enum استفاده می شود:

C
typedef enum sample_rate
{
_1_KHz   = 1000,
_4_KHz   = 4000,
_8_KHz   = 8000,
_32_KHz  = 32000
}IAM20680HP_Sample_Rate ;

IAM20680HP_ GYRO_TEMP_DLPF Enum

برای تعیین فیلتر DLPF در سنسور های دما و ژیروسکوپ از مقادیر این enum استفاده می شود:

C
typedef enum GYRO_TEMP_DLPF
{
IAM20680HP_GYRO_TEMP_DLPF_250     = 0,
IAM20680HP_GYRO_TEMP_DLPF_176     = 1,
IAM20680HP_GYRO_TEMP_DLPF_92      = 2,
IAM20680HP_GYRO_TEMP_DLPF_41	  = 3,
IAM20680HP_GYRO_TEMP_DLPF_20	  = 4,
IAM20680HP_GYRO_TEMP_DLPF_10      = 5,
IAM20680HP_GYRO_TEMP_DLPF_5	      = 6,
IAM20680HP_GYRO_TEMP_DLPF_3281    = 7
}IAM20680HP_GYRO_TEMP_DLPF ;

IAM20680HP_ Accel_DLPF_CFG Enum

برای تعیین فیلتر DLPF در سنسور شتاب سنج از مقادیر این enum استفاده می شود:

C
typedef enum Accel_DLPF_CFG
{
IAM20680HP_ACCEL_DLPF_218	  = 1,
IAM20680HP_ACCEL_DLPF_99	  = 2,
IAM20680HP_ACCEL_DLPF_45	  = 3,
IAM20680HP_ACCEL_DLPF_21	  = 4,
IAM20680HP_ACCEL_DLPF_10	  = 5,
IAM20680HP_ACCEL_DLPF_5       = 6,
IAM20680HP_ACCEL_DLPF_420 	  = 7
}IAM20680HP_ACCEL_DLPF ;

GebraBit_ IAM20680HP structure

تمامی اطلاعات و کانفیگ اجرا شده بر روی سنسور در این Structure ذخیره شده و می تواند تغییرات در هر بخش از سنسور را در محیط Debug Session مشاهده نمود.

Declaration of functions

در پایان این فایل تمامی توابع جهت خواندن و نوشتن در رجیستر های IAM20680HP ، کانفیک سنسور و FIFO و دریافت داده از سنسور اعلان شده  است:

C
/********************************************************
 *Declare Read&Write IAM20680HP Register Values Functions *
 ********************************************************/
extern	uint8_t	GB_IAM20680HP_Read_Reg_Data ( uint8_t regAddr,uint8_t* data);
extern	uint8_t GB_IAM20680HP_Read_Reg_Bits (uint8_t regAddr,uint8_t start_bit, uint8_t len, uint8_t* data);
extern	uint8_t GB_IAM20680HP_Burst_Read(uint8_t regAddr,uint8_t *data, uint16_t byteQuantity);
extern	uint8_t GB_IAM20680HP_Write_Reg_Data(uint8_t regAddr, uint8_t data);
extern	uint8_t	GB_IAM20680HP_Write_Reg_Bits(uint8_t regAddr, uint8_t start_bit, uint8_t len, uint8_t data);
extern	uint8_t GB_IAM20680HP_Burst_Write		( uint8_t regAddr,uint8_t *data, 	uint16_t byteQuantity);
/********************************************************
 *       Declare IAM20680HP Configuration Functions       *
 ********************************************************/
extern void GB_IAM20680HP_Soft_Reset ( GebraBit_IAM20680HP * IAM20680HP );
extern void GB_IAM20680HP_Who_am_I(GebraBit_IAM20680HP * IAM20680HP);
extern void GB_IAM20680HP_Select_SPI4_Interface(GebraBit_IAM20680HP * IAM20680HP , IAM20680HP_Interface spisel);
extern void GB_IAM20680HP_Sleep_Awake (GebraBit_IAM20680HP * IAM20680HP, IAM20680HP_Sleep  working  ) ;
extern void GB_IAM20680HP_ACCEL_Power_Mode(GebraBit_IAM20680HP* IAM20680HP ,IAM20680HP_Power_Mode pmode);
extern void GB_IAM20680HP_GYRO_Power_Mode(GebraBit_IAM20680HP* IAM20680HP ,IAM20680HP_Power_Mode pmode);
extern void GB_IAM20680HP_Set_Clock_Source(GebraBit_IAM20680HP * IAM20680HP , IAM20680HP_CLK clk) ;
extern void GB_IAM20680HP_Temperature(GebraBit_IAM20680HP* IAM20680HP ,IAM20680HP_Ability temp);
extern void GB_IAM20680HP_Accelerometer(GebraBit_IAM20680HP * IAM20680HP , IAM20680HP_Sensor accel);
extern void GB_IAM20680HP_Gyroscope(GebraBit_IAM20680HP * IAM20680HP , IAM20680HP_Sensor gyro) ;
extern void GB_IAM20680HP_Set_INT_Pin(GebraBit_IAM20680HP * IAM20680HP , IAM20680HP_INT_Level level ,IAM20680HP_INT_Type type , IAM20680HP_Latch_Type latch );
extern IAM20680HP_Preparation GB_IAM20680HP_Check_Data_Preparation(GebraBit_IAM20680HP * IAM20680HP);
extern void GB_IAM20680HP_GYRO_Full_Scale ( GebraBit_IAM20680HP * IAM20680HP , IAM20680HP_Gyro_Fs_Sel fs ) ;
extern void GB_IAM20680HP_GYRO_Low_Pass_Filter  (GebraBit_IAM20680HP * IAM20680HP ,  IAM20680HP_FCHOICEB bypass ) ;
extern void GB_IAM20680HP_GYRO_TEMP_Low_Pass_Filter_Value  (GebraBit_IAM20680HP * IAM20680HP , IAM20680HP_GYRO_TEMP_DLPF dlpf );
extern void GB_IAM20680HP_GYRO_LP_Averaging_Filter  (GebraBit_IAM20680HP * IAM20680HP , IAM20680HP_GYRO_Averaging_Filter avg );
extern void GB_IAM20680HP_GYRO_Output_Sample_Rate (GebraBit_IAM20680HP * IAM20680HP , uint16_t rate_hz);
extern void GB_IAM20680HP_ACCEL_Full_Scale ( GebraBit_IAM20680HP * IAM20680HP , IAM20680HP_Accel_Fs_Sel fs );
extern void GB_IAM20680HP_ACCEL_Low_Pass_Filter  (GebraBit_IAM20680HP * IAM20680HP ,  IAM20680HP_FCHOICEB bypass );
extern void GB_IAM20680HP_ACCEL_Low_Pass_Filter_Value  (GebraBit_IAM20680HP * IAM20680HP , IAM20680HP_ACCEL_DLPF dlpf );
extern void GB_IAM20680HP_ACCEL_LP_Averaging_Filter  (GebraBit_IAM20680HP * IAM20680HP , IAM20680HP_ACCEL_Averaging_Filter avg );
extern void GB_IAM20680HP_Output_Sample_Rate (GebraBit_IAM20680HP * IAM20680HP , uint16_t rate_hz);
extern void GB_IAM20680HP_FIFO_Overflow_Interrupt(GebraBit_IAM20680HP * IAM20680HP , IAM20680HP_Ability data_ovf_int);
extern void GB_IAM20680HP_Data_Ready_Interrupt(GebraBit_IAM20680HP * IAM20680HP , IAM20680HP_Ability data_ready_int);
/********************************************************
 *          Declare IAM20680HP FIFO Functions             *
 ********************************************************/
extern void GB_IAM20680HP_Access_Serial_Interface_To_FIFO(GebraBit_IAM20680HP * IAM20680HP , IAM20680HP_Ability interface_access_fifo);
extern IAM20680HP_FIFO_Overflow GB_IAM20680HP_Check_FIFO_Overflow(GebraBit_IAM20680HP * IAM20680HP) ;
extern void GB_IAM20680HP_Write_ACCEL_FIFO(GebraBit_IAM20680HP * IAM20680HP , IAM20680HP_Ability accel_fifo ) ;
extern void GB_IAM20680HP_Write_GYRO_FIFO(GebraBit_IAM20680HP * IAM20680HP , IAM20680HP_Ability gyro_fifo ) ;
extern void GB_IAM20680HP_Write_TEMP_FIFO(GebraBit_IAM20680HP * IAM20680HP , IAM20680HP_Ability temp_fifo );
extern void GB_IAM20680HP_FIFO_Mode(GebraBit_IAM20680HP * IAM20680HP , IAM20680HP_FIFO_Mode fifo_mode );
extern void GB_IAM20680HP_FIFO_Reset(void) ;
extern void GB_IAM20680HP_GET_FIFO_Count (GebraBit_IAM20680HP * IAM20680HP ) ;
extern void GB_IAM20680HP_Read_FIFO(GebraBit_IAM20680HP * IAM20680HP , uint16_t qty);
extern void GB_IAM20680HP_Get_ACCEL_GYRO_TEMP_From_FIFO(GebraBit_IAM20680HP * IAM20680HP);
/********************************************************
 *          Declare IAM20680HP DATA Functions             *
 ********************************************************/
extern void GB_IAM20680HP_Get_Temp_Register_Raw_Data(GebraBit_IAM20680HP * IAM20680HP);
extern void GB_IAM20680HP_Get_Temp_Valid_Data(GebraBit_IAM20680HP * IAM20680HP);
extern void GB_IAM20680HP_Get_GYRO_X_Register_Raw_DATA(GebraBit_IAM20680HP * IAM20680HP);
extern void GB_IAM20680HP_Get_GYRO_Y_Register_Raw_DATA(GebraBit_IAM20680HP * IAM20680HP);
extern void GB_IAM20680HP_Get_GYRO_Z_Register_Raw_DATA(GebraBit_IAM20680HP * IAM20680HP);
extern void GB_IAM20680HP_Get_GYRO_DATA_X_Valid_Data(GebraBit_IAM20680HP * IAM20680HP);
extern void GB_IAM20680HP_Get_GYRO_DATA_Y_Valid_Data(GebraBit_IAM20680HP * IAM20680HP);
extern void GB_IAM20680HP_Get_GYRO_DATA_Z_Valid_Data(GebraBit_IAM20680HP * IAM20680HP);
extern void GB_IAM20680HP_Get_ACCEL_X_Register_Raw_DATA(GebraBit_IAM20680HP * IAM20680HP);
extern void GB_IAM20680HP_Get_ACCEL_Y_Register_Raw_DATA(GebraBit_IAM20680HP * IAM20680HP);
extern void GB_IAM20680HP_Get_ACCEL_Z_Register_Raw_DATA(GebraBit_IAM20680HP * IAM20680HP);
extern void GB_IAM20680HP_Get_ACCEL_DATA_X_Valid_Data(GebraBit_IAM20680HP * IAM20680HP);
extern void GB_IAM20680HP_Get_ACCEL_DATA_Y_Valid_Data(GebraBit_IAM20680HP * IAM20680HP);
extern void GB_IAM20680HP_Get_ACCEL_DATA_Z_Valid_Data(GebraBit_IAM20680HP * IAM20680HP);
extern void GB_IAM20680HP_Get_Temperature(GebraBit_IAM20680HP * IAM20680HP);
extern void GB_IAM20680HP_Get_XYZ_GYROSCOPE(GebraBit_IAM20680HP * IAM20680HP);
extern void GB_IAM20680HP_Get_XYZ_ACCELERATION(GebraBit_IAM20680HP * IAM20680HP);
extern void GB_IAM20680HP_Get_ACCEL_GYRO_TEMP_From_Registers(GebraBit_IAM20680HP * IAM20680HP);
extern void GB_ICM20649_FIFO_Data_Partition_ACCEL_GYRO_XYZ_TEMP(GebraBit_IAM20680HP * IAM20680HP);
extern void GB_IAM20680HP_Get_Data(GebraBit_IAM20680HP * IAM20680HP , IAM20680HP_Get_DATA get_data);
/********************************************************
 *          Declare IAM20680HP HIGH LEVEL Functions       *
 ********************************************************/
extern void GB_IAM20680HP_FIFO_Configuration ( GebraBit_IAM20680HP * IAM20680HP , IAM20680HP_FIFO_Ability fifo );
extern void GB_IAM20680HP_Set_Power_Management(GebraBit_IAM20680HP * IAM20680HP , IAM20680HP_Power_Mode pmode) ;
extern void GB_IAM20680HP_initialize( GebraBit_IAM20680HP * IAM20680HP );
extern void GB_IAM20680HP_Configuration(GebraBit_IAM20680HP * IAM20680HP, IAM20680HP_FIFO_Ability fifo);

فایل سورس GebraBit_IAM20680HP.c

در فایل سورس GebraBit_IAM20680HP.c که به زبان C نوشته شده ، تمامی توابع با جزئیات کامل، کامنت گذاری شده و تمامی پارامتر های دریافتی در آرگومان توابع و مقادیر بازگشتی از آنها ، بطور واضح توضیح داده شده است.از این رو در این قسمت به همین توضیحات اکتفا کرده و کاربران را برای اطلاعات بیشتر به بررسی مستقیم از این فایل دعوت می کنیم.

برنامه نمونه در Keil

بعد از تولید پروژه Keil با استفاده از STM32CubeMX و اضافه کردن کتابخانه GebraBit_IAM20680HP.c ارائه شده توسط GebraBit ، به بررسی قسمت اصلی برنامه آموزشی نمونه، فایل main.c و مشاهده خروجی ماژول GebraBit IAM20680HP در قسمت watch در محیط Debugging برنامه Keil می پردازیم.

شرح فایل main.c

اگر به ابتدای فایل main.c دقت کنید،متوجه می شوید که هدر GebraBit_IAM20680HP.h برای دسترسی به ساختار ها ، Enum ها و توابع مورد نیاز ماژول GebraBit IAM20680HP ، اضافه شده است.در قسمت بعدی متغیری به نام IAM20680HP_Module از نوع ساختار GebraBit_IAM20680HP (این ساختار در هدر GebraBit_IAM20680HP بوده و در بخش توضیحات کتابخانه GebraBit_IAM20680HPتوضیح داده شد) که برای پیکربندی ماژول GebraBit IAM20680HP می باشد،تعریف شده است:

C
/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */
GebraBit_IAM20680HP IAM20680HP_Module;
/* USER CODE END PTD */

در بخش بعدی کد نوشته شده، پیکربندی و تنظیمات ماژول GebraBit IAM20680HP  با استفاده از توابع GB_IAM20680HP_initialize() و GB_IAM20680HP_Configuration()، انجام شود:

C
GB_IAM20680HP_Initialize( &IAM20680HP_Module );
GB_IAM20680HP_Configuration(&IAM20680HP_Module ,FIFO_ENABLE);
             //GB_IAM20680HP_Configuration(&IAM20680HP_Module , FIFO_DISABLE );

و در نهایت در قسمت while برنامه ، مقادیر ماژول GebraBit IAM20680HP در 3 محور X , Y , Z  و دما به طور پیوسته دریافت میشود:

C
GB_IAM20680HP_Get_Data( &IAM20680HP_Module , FROM_FIFO );
//GB_IAM20680HP_Get_Data(  &IAM20680HP_Module , FROM_REGISTER  );

با خارج کردن توابع GB_IAM20680HP_Configuration(&IAM20680HP_Module , FIFO_DISABLE ); و GB_IAM20680HP_Get_Data(  &IAM20680HP_Module , FROM_REGISTER  ); می توان مقادیر داده ها را مستقیم از رجیستر های داده خواند.

The “main.c” file code text:

C
/* USER CODE BEGIN Header */
/*
 * ________________________________________________________________________________________________________
 * Copyright (c) 2020 GebraBit Inc. All rights reserved.
 *
 * This software, related documentation and any modifications thereto (collectively “Software”) is subject
 * to GebraBit and its licensors' intellectual property rights under U.S. and international copyright
 * and other intellectual property rights laws.
 *
 * GebraBit and its licensors retain all intellectual property and proprietary rights in and to the Software
 * and any use, reproduction, disclosure or distribution of the Software without an express license agreement
 * from GebraBit is strictly prohibited.

 * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING BUT
 * NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY, FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NON-INFRINGEMENT IN
 * NO EVENT SHALL GebraBit BE LIABLE FOR ANY DIRECT, SPECIAL, INDIRECT, INCIDENTAL, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES,
 * OR ANY DAMAGES WHATSOEVER RESULTING FROM LOSS OF USE, DATA OR PROFITS, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT,
 * NEGLIGENCE OR OTHER TORTIOUS ACTION, ARISING OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE USE OR PERFORMANCE
 * OF THE SOFTWARE.
 * ________________________________________________________________________________________________________
 */
/**
  ******************************************************************************
  * @file           : main.c
  * @brief          : Main program body
	* @Author       	: Mehrdad Zeinali
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * Copyright (c) 2022 STMicroelectronics.
  * All rights reserved.
  *
  * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file
  * in the root directory of this software component.
  * If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.
  *
  ******************************************************************************
  */
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
//#include "i2c.h"
#include "spi.h"
#include "gpio.h"

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include	"GebraBit_IAM20680HP.h"
/* USER CODE END Includes */

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */
extern GebraBit_IAM20680HP IAM20680HP_Module;
/* USER CODE END PTD */

/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */
/* USER CODE END PD */

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */

/* USER CODE END PM */

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/

/* USER CODE BEGIN PV */

/* USER CODE END PV */

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
/* USER CODE BEGIN PFP */

/* USER CODE END PFP */

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */

/* USER CODE END 0 */

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  //MX_I2C1_Init();
  MX_SPI1_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
  GB_IAM20680HP_initialize(&IAM20680HP_Module);
	//GB_IAM20680HP_Configuration(&IAM20680HP_Module , FIFO_ENABLE );
	GB_IAM20680HP_Configuration(&IAM20680HP_Module , FIFO_DISABLE );
  /* USER CODE END 2 */
  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
		//GB_IAM20680HP_Get_Data(  &IAM20680HP_Module , FROM_FIFO  );
		GB_IAM20680HP_Get_Data(  &IAM20680HP_Module , FROM_REGISTER  );
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

/**
  * @brief System Clock Configuration
  * @retval None
  */
void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
  RCC_PeriphCLKInitTypeDef PeriphClkInit = {0};

  /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
  * in the RCC_OscInitTypeDef structure.
  */
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
  RCC_OscInitStruct.HSEPredivValue = RCC_HSE_PREDIV_DIV1;
  RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9;
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

  /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
  */
  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  PeriphClkInit.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_I2C1;
  PeriphClkInit.I2c1ClockSelection = RCC_I2C1CLKSOURCE_SYSCLK;
  if (HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&PeriphClkInit) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

/* USER CODE BEGIN 4 */

/* USER CODE END 4 */

/**
  * @brief  This function is executed in case of error occurrence.
  * @retval None
  */
void Error_Handler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
  /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */
  __disable_irq();
  while (1)
  {
  }
  /* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}

#ifdef  USE_FULL_ASSERT
/**
  * @brief  Reports the name of the source file and the source line number
  *         where the assert_param error has occurred.
  * @param  file: pointer to the source file name
  * @param  line: assert_param error line source number
  * @retval None
  */
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{
  /* USER CODE BEGIN 6 */
  /* User can add his own implementation to report the file name and line number,
     ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
  /* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */

در نهایت وارد حالت Debug شده و با اضافه کردن IAM20680HP_Module به پنجره  watch و اجرای برنامه ، تغییرات مقادیر دما و ماژول GebraBit IAM20680HP را در 3 محور  X , Y , Z هم به صورت مستقیم از رجیستر های داده و هم FIFO مشاهده می کنیم.

دریافت داده های سنسور مستقیم از رجیستر های داده

دریافت داده های سنسور از FIFO

1. IAM‑20680HP چیست و چه کاربردی دارد؟

سنسور IAM‑20680HP یک دستگاه ۶ محوره (6‑Axis) ترکیبی از ژیروسکوپ (Gyroscope) و شتاب‌سنج (Accelerometer) است که برای کاربردهای خودرویی (Automotive) طراحی شده است. این سنسور در پوشش ۳×۳×۰.۷۵ میلی‌متر (16‑pin LGA) قرار دارد و فضای کمی را اشغال می‌کند. با داشتن FIFO بزرگ ۴۰۹۶ بایت، امکان خواندن دسته‌ای (burst read) داده‌ها فراهم می‌شود که ترافیک رابط دیجیتال را کاهش داده و مصرف انرژی را پایین می‌آورد. این ویژگی‌ها باعث می‌شوند IAM‑20680HP برای ناوبری خودرو، تثبیت دوربین، و سیستم‌های telematics بسیار مناسب باشد.
🔗 Reference: IAM‑20680HP Datasheet


2. دامنه کامل (full‑scale) شتاب و چرخش در IAM‑20680HP چیست؟

در IAM‑20680HP، دامنه کامل ژیروسکوپ قابل برنامه‌ریزی است: ±250 dps، ±500 dps، ±1000 dps و ±2000 dps. همچنین، شتاب‌سنج این سنسور دامنه‌هایی برابر ±2 g، ±4 g، ±8 g و ±16 g دارد. این تنظیمات دامنه به طراح اجازه می‌دهد که حساسیت را بر اساس کاربرد (کنترل حرکت آهسته یا سریع) تطبیق دهد و دقت را بهینه کند.
🔗 Reference: IAM‑20680HP Product Brief


3. ولتاژ تغذیه مورد نیاز برای IAM‑20680HP چقدر است؟

سنسور IAM‑20680HP با ولتاژ کاری VDD بین 1.71V تا 3.6V کار می‌کند. همچنین پین دیجیتال I/O (VDDIO) نیز در همین بازه قرار دارد. این بازه ولتاژی پایین به مهندسان این امکان را می‌دهد که IAM‑20680HP را در سیستم‌هایی با منبع تغذیه محدود یا باتری‌محور پیاده‌سازی کنند بدون نیاز به مبدل ولتاژ پیچیده.
🔗 Reference: IAM‑20680HP Datasheet


4. مصرف توان IAM‑20680HP چگونه است؟

مصرف توان سنسور IAM‑20680HP بستگی به مود کاری و پیکربندی دارد: در زمان خوانش دسته‌ای با FIFO، میکروکنترلر می‌تواند پس از خواندن داده‌ها به حالت کم‌مصرف بازگردد، که مصرف کلی را کاهش می‌دهد. همچنین، با تنظیم sample rate پایین‌تر، فعال کردن averaging، یا استفاده از حالات low-power، می‌توان انرژی مصرفی IAM‑20680HP را بهینه کرد. این طراحی برای کاربردهای خودرویی که مصرف انرژی اهمیت دارد، بسیار مفید است.
🔗 Reference: IAM‑20680HP Datasheet


5. IAM‑20680HP از چه پروتکل‌های دیجیتالی پشتیبانی می‌کند؟

سنسور IAM‑20680HP از رابط‌های دیجیتال I²C و SPI پشتیبانی می‌کند. طبق دیتاشیت، برای I²C می‌توان از سرعت Fast‑Mode (حدود 400 kHz) استفاده کرد و در SPI نیز نرخ داده نسبتاً بالا در طراحی‌های real‑time امکان‌پذیر است. این انعطاف در انتخاب پروتکل ارتباطی به مهندسان امکان می‌دهد تا بر اساس معماری میکروکنترلر و طراحی سیستم خود، بهترین گزینه را برای IAM‑20680HP انتخاب کنند.
🔗 Reference: IAM‑20680HP Datasheet


6. چگونه FIFO داخلی در IAM‑20680HP کار می‌کند؟

IAM‑20680HP دارای FIFO با ظرفیت 4096 بایت است که داده‌های شتاب و زاویه (gyro) را ذخیره می‌کند. با استفاده از این FIFO، می‌توان مقادیری را به صورت دسته‌ای خواند (burst read) که تعداد دفعات دسترسی به باس I²C یا SPI را کاهش می‌دهد. پس از خواندن، می‌توان سیستم را در حالت کم‌مصرف قرار داد تا مصرف انرژی کاهش یابد. استفاده از FIFO باعث می‌شود که داده‌های خروجی پایدارتر باشند، به خصوص در کاربردهایی با نمونه‌برداری بالا یا کاربردهایی که MCU با سایر وظایف بارگذاری شده است.
🔗 Reference: IAM‑20680HP Datasheet


7. آیا IAM‑20680HP از Self‑Test برخوردار است؟

بله، سنسور IAM‑20680HP دارای قابلیت Self‑Test برای هر دو سنسور شتاب و ژیروسکوپ است. این ویژگی به مهندسان اجازه می‌دهد تا در مرحله تولید یا عیب‌یابی سلامت داخلی MEMS را بررسی کنند. برای اجرای Self‑Test، باید بیت مربوطه را در رجیستر پیکربندی فعال کنید و خروجی سنسور را مقایسه کنید با مقادیر پایه تعریف شده توسط کارخانه. این تست به خصوص برای کاربردهای حساس خودرو مهم است تا اطمینان حاصل شود که سنسور هیچ آسیب مکانیکی یا الکتریکی ندیده است.
🔗 Reference: AN‑000143 IAM-20680xx Self‑Test


8. چگونه می‌توان IAM‑20680HP را کالیبره کرد؟

برای کالیبراسیون سنسور IAM‑20680HP، ابتدا سنسور را در یک موقعیت ثابت و بدون حرکت قرار دهید و مقادیر خام شتاب و ژیروسکوپ را جمع‌آوری کنید تا آفست اولیه تعیین شود. سپس در دماهای مختلف (چنانچه دگرگونی دمایی وجود دارد) کالیبراسیون مجدد انجام دهید و جبران دمایی (temperature compensation) را پیاده‌سازی کنید. استفاده از الگوریتم‌هایی مانند Kalman یا complementary filter در نرم‌افزار کمک می‌کند خروجی نهایی IAM‑20680HP دقیق‌تر و پایدارتر باشد.

🔗 Reference: AN‑IVS‑0002A‑00 MEMS Motion Handling & Assembly Guide


9. چگونه دمای داخلی IAM‑20680HP را اندازه‌گیری و استفاده کنیم؟

سنسور IAM‑20680HP دارای سنسور دمای داخلی است که می‌تواند دمای چیپ را اندازه‌گیری کند و از طریق رجیستر به خوانش‌های نرم‌افزاری در دسترس قرار گیرد. با استفاده از این خوانش دمایی، می‌توان تغییرات آفست یا مقیاس (scale) ناشی از دما را در زمان واقعی محاسبه کرده و جبران (compensate) کرد. این روش باعث می‌شود خروجی شتاب و gyro از IAM‑20680HP در طی تغییرات دما پایدارتر باشد.

🔗 Reference: IAM‑20680HP Datasheet


10. چگونه طراحی PCB مناسب برای IAM‑20680HP باید انجام شود؟

در طراحی PCB برای IAM‑20680HP، باید مسیرهای سیگنال I²C یا SPI را کوتاه نگه داشت تا تاخیر و نویز کاهش یابد. استفاده از زمین (GND Plane) یک‌پارچه بسیار توصیه می‌شود و خازن‌های دی‌کاپ‌لینگ (مثلاً 0.1 µF + 1 µF) باید نزدیک پین‌های VDD و VDDIO قرار گیرند. برای کاهش تاثیر EMI، فیلترهای RC یا شبکه‌های فیلتر روی خطوط سیگنال می‌تواند اعمال شود. همچنین در هنگام مونتاژ باید توجه شود که دمای لحیم‌کاری به حدی باشد که به ساختار MEMS داخلی IAM‑20680HP آسیب نرساند.
🔗 Reference: AN‑000393 IMU PCB Design & MEMS Assembly Guidelines


11. مصرف انرژی را چگونه در IAM‑20680HP برای کاربردهای پایدار خودرو بهینه کنیم؟

برای بهینه‌سازی مصرف انرژی در IAM‑20680HP در کاربردهای خودرویی، می‌توانید از FIFO برای burst read استفاده کنید تا تعداد دفعات دسترسی به باس کاهش یابد. پس از خوانش داده، MCU را در حالت Sleep قرار دهید تا مصرف کاهش یابد. همچنین با انتخاب sample rate پایین‌تر در مواقعی که نیاز به بروزرسانی سریع نیست و فعال‌سازی averaging، می‌توان انرژی مصرفی IAM‑20680HP را کاهش داد. این رویکرد برای سیستم‌های داخل خودرو که همیشه برق در دسترس دارد اما باید توان را بهینه نگه دارند، بسیار مناسب است.

🔗 Reference: IAM‑20680HP Datasheet


12. در چه کاربردهای خودرویی IAM‑20680HP مفید است؟

IAM‑20680HP برای کاربردهای خودرویی در حوزه‌هایی مثل ناوبری (Dead Reckoning)، پایداری دوربین (Camera Stabilization)، تشخیص حرکت در درب‌ها یا صندوق عقب، و سیستم‌های Telematics بسیار مناسب است. به کمک شتاب‌سنج و ژیروسکوپ آن می‌توان حرکت، لرزش و چرخش خودرو را با دقت بالا اندازه‌گیری کرد. همچنین وجود FIFO بزرگ امکان جمع‌آوری داده در فواصل زمانی مشخص و سپس پردازش آن‌ را فراهم می‌کند تا بار محاسباتی روی ECU کاهش یابد.

🔗 Reference: IAM‑20680HP Product Brief


13. تفاوت IAM‑20680HP با IAM‑20680 معمولی چیست؟

نسخه HP در نام IAM‑20680HP به معنی «High Performance» است و برتر بودن آن نسبت به نسخه پایه IAM‑20680 در بخش‌هایی مانند اندازه FIFO (4096 بایت در مقابل نسخه‌های دیگر)، دقت بیشتر، و پایداری در محیط خودرویی می‌باشد. همچنین، IAM‑20680HP از نظر محدوده دمایی (تا +105 °C) طراحی شده است که آن را برای کاربردهای سخت‌تر و صنعتی‌تر مناسب‌تر می‌کند.

🔗 Reference: IAM‑20680HP Product Page


14. چگونه Self‑Test IAM‑20680HP را در حالت فیلد اجرا کنیم؟

در سیستم نهایی، می‌توان Self-Test را در سنسور IAM‑20680HP دوره‌ای اجرا کرد تا اطمینان از عملکرد صحیح وجود داشته باشد. با فعال‌سازی بیت Self‑Test در رجیستر، سنسور یک تحریک داخلی اعمال می‌کند که منجر به تغییر خروجی شتاب یا زاویه می‌شود. این مقادیر با مقادیر مرجع مقایسه می‌شود تا سلامت ساختار MEMS بررسی شود. این فرآیند به ویژه در برنامه‌های ایمن یا دارای محیط‌های پر لرزش بسیار حیاتی است.

🔗 Reference: AN‑000143 IAM-20680xx Self‑Test


15. چگونه drift زاویه‌ای (gyro drift) در IAM‑20680HP کاهش یابد؟

برای کاهش drift در ژیروسکوپ IAM‑20680HP، باید از ترکیب چند روش استفاده شود: کالیبراسیون آفست منظم، فعال‌سازی averaging، و استفاده از الگوریتم‌های sensor fusion (مثل Kalman یا complementary filter). همچنین خوانش دمای داخلی سنسور و اجرای جبران دمایی (temperature compensation) بر اساس آن می‌تواند خطای drift را کاهش دهد. این رویکردها باعث می‌شوند که داده‌های زاویه‌ای IAM‑20680HP در طول زمان پایدارتر شوند.

🔗 Reference: IAM‑20680HP Datasheet


16. آیا IAM‑20680HP مقاومت خوبی در برابر شوک مکانیکی دارد؟

بله، سنسور IAM‑20680HP برای کاربردهای خودرویی طراحی شده و مقاومت شوک بالایی دارد. طبق مشخصات InvenSense، ساختار MEMS آن قادر است تا شوک‌های شدید را تحمل کند. این مقاومت به این معنی است که IAM‑20680HP می‌تواند در محیط‌هایی با لرزش زیاد (مثل کابین خودرو، صندوق عقب یا سیستم‌های تعلیق) با دوام بالا کار کند. در طراحی PCB نیز باید مکان نصب طوری انتخاب شود که تنش اضافی روی سنسور به حداقل برسد.

🔗 Reference: IAM‑20680HP Datasheet


17. چگونه داده‌های شتاب و زاویه IAM‑20680HP را به شکل دقیق ترکیب کنیم؟

برای ترکیب داده‌های شتاب (accelerometer) و چرخش (gyro) از IAM‑20680HP، می‌توان از الگوریتم‌های sensor fusion مانند complementary filter یا فیلتر کالمن استفاده کرد. این ترکیب کمک می‌کند که خطاهای فردی (مثل drift یا نویز) کاهش یابد و خروجی نهایی پایداری و دقت بیشتری داشته باشد. در طراحی نرم‌افزار، باید پارامتر فیلترها را بر اساس نویز مشخص شده در دیتاشیت IAM‑20680HP تنظیم کرد تا بهترین نتایج به دست آید.

🔗 Reference: IAM‑20680HP Datasheet


18. چگونه Wake‑on‑Motion در IAM‑20680HP کار می‌کند؟

ویژگی Wake‑on‑Motion در سنسور IAM‑20680HP به شما امکان می‌دهد هنگامی که شتاب از آستانه تعیین شده بگذرد، سنسور یک اینتراپت (interrupt) صادر کند و MCU را بیدار کند. این روش باعث کاهش مصرف انرژی می‌شود زیرا میکروکنترلر در بیشتر زمان در حالت خواب قرار دارد. آستانه، فیلتر و وضعیت نقطه سنجش اینتراپت را می‌توانید از طریق رجیسترهای پیکربندی در IAM‑20680HP تنظیم نمایید.

🔗 Reference: AN‑000409 IAM-20680xx Wake-on‑Motion User Guide


19. چه مشکلات رایجی ممکن است در اتصال I²C با IAM‑20680HP رخ دهد؟

در کار با رابط I²C برای IAM‑20680HP، مشکلاتی مانند آدرس‌دهی اشتباه، مقاومت pull-up نادرست، نویز روی خطوط SDA/SCL و تأخیر زمانی نادرست بین دستورات ممکن است پیش بیاید. همچنین اگر FIFO خاصیت burst را به اشتباه پیکربندی کنید، ممکن است خوانش داده‌ها ناقص باشد. برای رفع این مشکلات، باید مقاومت‌های مناسب روی باس I²C، طراحی مسیر کوتاه و احتمالاً filtering سیگنال را در نظر گرفت.

🔗 Reference: IAM‑20680HP Datasheet


20. چه چالش‌هایی ممکن است در استفاده از SPI با IAM‑20680HP وجود داشته باشد؟

هنگام استفاده از SPI با IAM‑20680HP، باید به تنظیم موقعیت Chip Select (CS)، polarity و phase کلاک توجه شود تا داده‌ها به درستی خوانده شوند. اگر سرعت SPI خیلی بالا باشد، ممکن است داده‌ها ناقص خوانده شوند یا خطای synchronization رخ دهد. همچنین خطوط MOSI/MISO باید کوتاه و بهینه باشند تا نویز و overshoot کاهش یابد. طراحی صحیح PCB برای IAM‑20680HP و تنظیم دقیق ارتباط SPI بسیار مهم است.

🔗 Reference: IAM‑20680HP Datasheet


21. چگونه خطای offset شتاب‌سنج IAM‑20680HP را کاهش دهیم؟

برای کاهش offset در شتاب‌سنج IAM‑20680HP، ابتدا سنسور را در یک سطح کاملاً ثابت قرار دهید و مقادیر خام را در چند نمونه جمع‌آوری کنید، سپس میانگین آن‌ها را به عنوان آفست در نرم‌افزار استفاده کنید. همچنین، اجرای کالیبراسیون دوره‌ای (مثلاً در دماهای مختلف) و جبران دمایی باعث می‌شود که تغییرات ناشی از دما در آفست کمتر شود. استفاده از فیلتر دیجیتال و پایش مداوم کمک می‌کند داده‌های نهایی IAM‑20680HP دقیق‌تر و پایدارتر باشند.

🔗 Reference: AN‑IVS‑0002A‑00 MEMS Motion Handling & Assembly Guide


22. چگونه برای طراحی مقاوم در برابر EMI سنسور IAM‑20680HP را آماده کنیم؟

برای کاهش تأثیر EMI روی IAM‑20680HP، طراحی PCB باید شامل یک plane زمین (GND) قوی و یکپارچه باشد. استفاده از فیلتر RC (یا فیلتر EMI) روی خطوط I²C/SPI کمک زیادی می‌کند. همچنین مسیر سیگنال باید به دور منابع پرنویز مثل خطوط تغذیه موتور یا سوئیچینگ قرار گیرد. استفاده از شیلدینگ فلزی یا محافظ‌های EMC نیز در برخی کاربردهای حساس توصیه می‌شود تا عملکرد IAM‑20680HP پایدار باقی بماند.

🔗 Reference: AN‑000393 IMU PCB Design & MEMS Assembly Guidelines


23. چه روش‌هایی برای کالیبراسیون دمایی در IAM‑20680HP وجود دارد؟

برای اجرای کالیبراسیون دمایی در IAM‑20680HP، ابتدا خوانش دمای سنسور را در چند نقطه دمایی (مثلاً -40°C، 25°C، +105°C) ثبت کنید. سپس یک نگاشت (map) بین دمای سنجش شده و آفست شتاب و gyro ایجاد نمایید. در نرم‌افزار، هر بار که سنسور دمای جدیدی را خواند، مقدار آفست مناسب را بر اساس این نگاشت ثبت کنید تا خطاهای ناشی از تغییرات دما کاهش یابند. این روش باعث پایداری بهتر داده‌های IAM‑20680HP در کاربردهای خودرویی می‌شود.

🔗 Reference: IAM‑20680HP Datasheet


24. چگونه داده‌های شتاب متوسط (average acceleration) را از IAM‑20680HP محاسبه کنیم؟

برای محاسبه شتاب متوسط از IAM‑20680HP، می‌توانید از FIFO برای جمع‌آوری تعداد معینی نمونه (مثلاً N نمونه) استفاده کنید، سپس میانگین آن‌ها را محاسبه کنید:

mean_raw = Σ(raw_samples) / N 

accel_avg = mean_raw / sensitivity 

به این شکل، اثر نویز تصادفی کاهش می‌یابد و خروجی شتاب نهایی پایدارتر خواهد بود. این روش در طراحی‌هایی که کمترین jitter در اندازه‌گیری شتاب مهم باشد (مثل سیستم‌های ناوبری خودرو) بسیار مفید است.
🔗 Reference: IAM‑20680HP Datasheet


25. IAM‑20680HP چگونه در سیستم ناوبری (Dead‑Reckoning) خودرو استفاده می‌شود؟

در سیستم ناوبری بدون GPS (dead-reckoning)، داده‌های شتاب و چرخش IAM‑20680HP می‌توانند برای تخمین موقعیت خودرو بین نقاط استفاده شوند. با ترکیب شتاب لحظه‌ای و سرعت زاویه‌ای، می‌توان حرکت نسبی را محاسبه کرد. استفاده از FIFO داخلی IAM‑20680HP به جمع‌آوری داده در فواصل منظم کمک می‌کند و سپس میکروکنترلر می‌تواند آن‌ها را دوره‌ای پردازش کند. این روش به خصوص در تونل‌ها، پارکینگ‌ها یا شرایطی که سیگنال GPS ضعیف است، بسیار کاربردی است.
🔗 Reference: IAM‑20680HP Product Brief


26. چگونه IAM‑20680HP به تثبیت دوربین (Camera Stabilization) در خودرو کمک می‌کند؟

برای تثبیت دوربین خودرو، داده‌های چرخش (gyro) و شتاب از IAM‑20680HP استفاده می‌شوند. این داده‌ها کمک می‌کنند لرزش و نوسانات ناشی از جاده یا ضربه را تشخیص داده و با الگوریتم تصحیح مناسب تصویر را تثبیت کنند. با خوانش سریع FIFO و اعمال فیلتر نرم‌افزاری، می‌توان تاخیر را به حداقل رساند تا تصویر دوربین به‌صورت real‑time پایدار باشد. این روش برای دوربین‌های ۳۶۰ درجه، سیستم‌های پارک یا نمای عقب بسیار مفید است.
🔗 Reference: IAM‑20680HP Datasheet


27. چگونه از IAM‑20680HP در سیستم Telematics خودرو استفاده کنیم؟

در سیستم Telematics خودرو، IAM‑20680HP می‌تواند حرکت، شتاب و چرخش را ثبت کند و این داده‌ها را برای آنالیز رانندگی، مانیتور کردن وضعیت خودرو یا گزارش بیمه (usage-based insurance) ارسال نماید. با استفاده از FIFO، داده‌ها را دوره‌ای تجمیع کرده و با استفاده از میکروکنترلر به ماژول مخابرات (مثل LTE یا NB-IoT) ارسال کنید. به‌علاوه، می‌توانید شرایط Wake‑on‑Motion را تنظیم کنید تا سنسور فقط هنگام حرکت فعال شود، که مصرف انرژی را کاهش می‌دهد.
🔗 Reference: IAM‑20680HP Product Brief


28. چگونه در سیستم‌های ایمنی خودرو (non-safety) از IAM‑20680HP استفاده شود؟

در کاربردهای ایمنی (غیر ایمنی سخت) خودرو مانند هشدار تصادف یا تشخیص حرکت، داده‌های دقیق شتاب و ژیروسکوپ از IAM‑20680HP می‌تواند به عنوان ورودی الگوریتم‌های تشخیص تصادف استفاده شود. استفاده از کالیبراسیون مناسب، جبران دمایی و Self‑Test دوره‌ای باعث اعتبارسنجی عملکرد سنسور در شرایط مختلف می‌شود. همچنین خوانش مداوم از FIFO اجازه می‌دهد که تغییرات سریع حرکت تشخیص داده شود و واکنش مناسبی داده شود.

🔗 Reference: IAM‑20680HP Datasheet


29. چه نکاتی در استفاده از کیت توسعه DK‑20680HP برای IAM‑20680HP باید مد نظر قرار داد؟

کیت توسعه DK‑20680HP شامل سنسور IAM‑20680HP، میکروکنترلر SAMG55، و ابزار نرم‌افزاری MotionLink است. در طراحی برد توسعه، باید ابتدا تست اتصال I²C/SPI را انجام دهید، سپس تنظیمات اولیه سنسور (مثل full-scale، فیلترها و FIFO) را از طریق GUI MotionLink انجام دهید. همچنین، برای ارزیابی در شرایط واقعی، می‌توانید تست‌های حرکتی، شیب، و دما را با IAM‑20680HP روی این کیت انجام دهید تا رفتار سنسور را در سناریوهای خودرویی تحلیل کنید.
🔗 Reference: DK‑20680HP Development Kit


30. چگونه خطای cross-axis در IAM‑20680HP را کاهش دهیم؟

خطای cross‑axis وقتی رخ می‌دهد که حرکت در یک محور باعث پاسخ در محور دیگر شود. برای سنسور IAM‑20680HP، می‌توانید با کالیبراسیون محوری (axis alignment calibration) این خطا را کاهش دهید: سنسور را در جهات مختلف بچرخانید، داده‌های شتاب و چرخش را جمع‌آوری کرده و یک ماتریس تبدیل (transformation matrix) محاسبه نمایید. این ماتریس را در نرم‌افزار اعمال کنید تا خوانش نهایی IAM‑20680HP تصحیح شود. ترکیب این کار با فیلترهای دیجیتال باعث بهبود دقت می‌شود.

🔗 Reference: IAM‑20680HP Datasheet


31. چگونه Self‑Test IAM‑20680HP را در محیط آزمایشگاهی اجرا کنیم؟

برای تست Self‑Test در IAM‑20680HP در محیط آزمایشگاهی، ابتدا رجیستر مناسب Self‑Test را فعال کنید، سپس خروجی‌های شتاب و ژیروسکوپ را در حالت تست و حالت عادی ثبت نمایید. مقایسه این مقادیر باید با محدوده‌هایی که در دیتاشیت تعریف شده‌اند مطابقت داشته باشد. اگر تفاوت قابل‌توجهی وجود داشته باشد، ممکن است سنسور دارای مشکل مکانیکی یا الکتریکی باشد. اجرای این تست به‌صورت منظم در فاز توسعه یا تولید، به تضمین کیفیت و پایداری IAM‑20680HP کمک می‌کند.

🔗 Reference: AN‑000143 IAM-20680xx Self‑Test


32. چگونه انتقال قدرت و ترتیب راه‌اندازی (power-up) برای IAM‑20680HP باید انجام شود؟

در راه‌اندازی سنسور IAM‑20680HP بسیار مهم است که ولتاژ VDD به آرامی افزایش یابد در محدوده پشتیبانی‌شده (1.71–3.6V) تا از ریست صحیح داخلی جلوگیری شود. پس از تثبیت VDD و VDDIO، بهتر است یک تنظیم نرم‌افزاری “soft reset” انجام شود تا رجیسترهای IC در وضعیت پایه قرار گیرند. همچنین در دیتاشیت IAM‑20680HP توصیه شده است که SCL یا CS در زمان راه‌اندازی در سطح منطقی پایینی (low) قرار داشته باشند تا راه‌اندازی دیجیتال به درستی انجام شود.
🔗 Reference: IAM‑20680HP Datasheet


33. چگونه داده‌های لرزش (vibration) را با IAM‑20680HP اندازه‌گیری کنیم؟

برای اندازه‌گیری لرزش با IAM‑20680HP، داده‌های شتاب را با sample rate بالا (مثلاً چند صد هرتز) جمع‌آوری کنید و RMS (Root Mean Square) شتاب را محاسبه نمایید. سپس با استفاده از FIFO و burst read می‌توانید بلوک‌های داده را به صورت منظم خوانده و تحلیل کنید. فیلتر پایین‌گذر دیجیتال (DLPF) در IAM‑20680HP نیز کمک می‌کند نویز بالا را حذف کرده و مقادیر لرزش واقعی را ثبت کنید. این روش برای سیستم‌هایی مانند مانیتورینگ وضعیت خودرو یا تجهیزات صنعتی بسیار کاربردی است.

🔗 Reference: IAM‑20680HP Datasheet


34. چگونه داده‌های بلندمدت (long-term logging) با IAM‑20680HP را طراحی کنیم؟

برای طراحی سیستم logging بلندمدت با IAM‑20680HP، از FIFO برای جمع‌آوری داده‌ها استفاده نمایید و داده‌ها را در فواصل مشخص با burst read بخوانید. با تنظیم interrupt بر روی پر شدن FIFO، می‌توانید MCU را تنها هنگام نیاز فعال کرده و مصرف توان را کاهش دهید. داده‌های خوانده شده را در حافظه فلش یا حافظه خارجی ذخیره نموده و در فواصل زمانی یا رویدادهای خاص آن‌ها را دانلود نمایید. همچنین اعمال کالیبراسیون و جبران دمایی به صورت دوره‌ای تضمین می‌کند که داده‌های ذخیره شده دقت بالایی داشته باشند.

🔗 Reference: IAM‑20680HP Datasheet


35. منابع رسمی IAM‑20680HP را از کجا می‌توان دانلود کرد؟

تمام منابع رسمی برای IAM‑20680HP از وب‌سایت TDK / InvenSense در دسترس هستند، از جمله دیتاشیت، Product Brief، Application Noteها (برای مونتاژ، طراحی PCB، FIFO، Wake‑on‑Motion و Self‑Test) و راهنمای توسعه‌ (Development Kit). این مستندات برای طراحان سخت‌افزار و نرم‌افزار کاربردی حیاتی هستند.
🔗 Reference: IAM‑20680HP Product Page

36. چند سنسورهای مشابه و معروف با سنسور IAM20680HP کدامند و چه تفاوت‌هایی با آن دارند؟

برای انتخاب جایگزین‌های مناسب به جای سنسور IAM20680HP، شناخت سنسورهای مشابه و معروف از نظر عملکرد، دقت و پایداری بسیار اهمیت دارد. سنسورهایی مانند ICM‑20689، ICM‑20603، ICM‑20690 و ICM‑20948 همگی از سری محصولات شرکت TDK InvenSense بوده و از نظر ویژگی‌هایی مانند محدوده اندازه‌گیری، نویز ژیروسکوپ، و پشتیبانی از فیلترهای دیجیتال قابل مقایسه هستند. برخی از این مدل‌ها مثل ICM‑20948 دارای قابلیت‌های اضافی مانند مغناطیس‌سنج داخلی هستند که برای کاربردهای ناوبری مناسب‌اند. در عین حال، پارامترهایی مانند نویز پایین، حساسیت محور متقاطع و مصرف انرژی تعیین‌کننده کاربرد نهایی آن‌ها در پروژه‌های صنعتی یا مصرفی هستند. جدول مقایسه، این تفاوت‌ها را به‌صورت عددی مشخص کرده تا انتخاب دقیق‌تری داشته باشید.

جدول مقایسه پارامترهای کلیدی

سنسور / پارامترIAM20680HPICM‑20689ICM‑20603ICM‑20690ICM‑20948*
محدوده اندازه‌گیری ژیروسکوپ (FSR)±250 / ±500 / ±1000 / ±2000 dpsهمان بازه‌ها ±250…±2000 dpsهمان بازه‌ها ±250…±2000 dpsهمان بازه‌ها ±ضریب مشابه±250 / ±500 / ±1000 / ±2000 dps
محدوده اندازه‌گیری شتاب‌سنج±2g / ±4g / ±8g / ±16g±2g / ±4g / ±8g / ±16gهمان ±2g … ±16g±2g … ±16g (برای مسیر اصلی)±2g / ±4g / ±8g / ±16g
نویز ژیروسکوپ (دِگراد بر ثانیه بر √Hz)~0.005 dps/√Hz (برای FSR = ±250)~0.006 dps/√Hz (مقداری مشابه)(مستند کمتر یافت شده ولی در مقایسه کلی متوسط)ICM‑20690 در کاربرد OIS ممکن است نویز بهینه‌تر در فاز تصویر داشته باشد(نویز مشابه یا اندکی بیشتر با توجه به ترکیب با مغناطیس‌سنج)
پهنای باند ژیروسکوپ / فیلتر دیجیتالقابل تنظیم (پیش‌فرض دامنه فیلتر پایین ~5 تا 250 Hz یا مواردی دیگر)دارای فیلتر دیجیتال قابل تنظیم مشابهمشابهICM‑20690 امکان مسیر کم تأخیر را فراهم می‌کند (برای OIS)دارای تنظیمات فیلتر دیجیتال در بازه‌های مختلف
حساسیت محور متقاطع (Cross-axis)در دیتاشیت IAM20680 هدف طراحی برای حساسیت کم متقاطع ذکر شده استدر ICM‑20689 نیز حساسیت متقاطع کنترل شده است (مقادیر دقیق کمتر در متن یافت نشده)مشابهبرای ICM‑20690 نیز طراحی شده تا تأثیرات محور متقاطع پایین نگه داشته شوددر طراحی ۹ محوره، حساسیت متقاطع بین محورها معمولاً کنترل می‌شود (اما مقدار دقیق بستگی به طراحی دارد)

* برای ICM-20948، چون یک سنسور ۹ محوره است، تمرکز اصلی بر بخش شتاب‌سنج و ژیروسکوپ آن است و بخش مغناطیسی آن در این جدول وارد نشده است.

برای اطلاع دقیق از مقادیر کاری و حداکثر مقادیر مجاز آی‌سی‌ها، کاربران باید به دیتاشیت اصلی و رسمی آن قطعات مراجعه کنند

اگر هر یک از اسناد فنی ناقص یا اشتباه است، لطفاً به ما اطلاع دهید

با نظرات خود به تیم جبرا در بهبود کیفیت کمک کنید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

توجه!

محصولات ما صرفاً برای اهداف تحقیقاتی و توسعه طراحی شده‌اند. جبرابیت صراحتاً اعلام می‌کند که در صورت استفاده کاربران از این محصولات در کاربردهای حساس و دقیق از جمله امور مالی یا مواردی که به جان و مال انسان آسیب می‌زنند، هیچ‌گونه مسئولیتی را نمی‌پذیرد.

برای اطلاع دقیق از مقادیر کاری و حداکثر مقادیر مجاز آی‌سی‌ها (IC)، کاربران باید حتماً به دیتاشیت اصلی و رسمی آن قطعات مراجعه کنند.

سبد خرید
پیمایش به بالا