ماژول GEBRABIT-ICM20948

13.410.000 ریال

ماژول GEBRABIT-ICM20948 مجهز به سنسور ۹‌محوره ICM-20948 شامل شتاب‌سنج ۳‌محوره، ژیروسکوپ ۳‌محوره و مغناطیس‌سنج ۳‌محوره است. این ماژول با پشتیبانی از رابط‌های I2C و SPI، گزینه‌ای ایده‌آل برای سیستم‌های ناوبری، ردیابی حرکتی و کاربردهای دقیق در رباتیک و پهپادهاست.

دسترسی: موجود در انبار

نوع ماژول

ماژول ردیابی حرکت ژیروسکوپ، شتاب‌سنج و مگنتومتر

تعداد محور

9

ولتاژ تغذیه

5V

نوع خروجی

I2C, SPI, Digital

FSR مگنتومتر

±4900 µT

FSR ژیروسکوپ

±250, ±500, ±1000, ±2000(dps)

FSR شتاب سنج

±2, ±4, ±8, ±16(g)

رزولوشن ADC

16 Bit

جریان مصرفی

10 mA to 30 mA (Typ. 20 mA)

حساسیت شتاب سنج

16384, 2048 (LSB/g), 4096, 8192

حساسیت ژیروسکوپ

131, 16.4 (LSB/dps), 32.8, 65.5

SF مگنتومتر

0.15 µT/LSB

ابعاد

Gebra small(36.29mm x 32.72mm)

دمای کاری

-40 to +85 °C

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.

مروری بر ICM20948

ICM20948 یک ماژول چند تراشه ای (MCM) است که از دو قسمت ادغام شده در یک تراشه با پکیج QFN تشکیل شده است. یکی از بخش ها دارای یک ژیروسکوپ 3 محوره، یک شتاب سنج 3 محوره و یک پردازنده دیجیتال حرکتی (DMP) است. قسمت دیگر نیز، یک مغناطیس سنج 3 محوره AK09916 محصول شرکت Asahi Kasei Microdevices را در خود جای داده است. ICM20948 یک Motion Tracking  9 محوره است که در پکیج کوچک QFN  با ابعاد 3*3*1mm  عرضه شده است. ژیروسکوپ ICM20789  دارای full-scale range  قابل برنامه ریزی با مقادیر ±250dps  ،  ±500dps ، ±1000dps   و ±2000dps   است. شتاب سنج از چهار رنج قابل تنظیم ±2g ، ±4g ، ±8g و ±16g پشتیبانی می کند. از سایر ویژگی های پیشرو در این سنسور می توان به 16 بیت ADC داخلی، فیلترهای دیجیتال قابل برنامه ریزی،سنسور دمای داخلی، وقفه‌های قابل برنامه ریزی، پروتکل های ارتباطی دیجیتال I2C و SPI  اشاره کرد.  

مشخصات فنی

  • Number of Axis: 9-Axis
  • Output type: Digital-I2C or SPI
  • Accelerometer FSR: ±2, ±4, ±8, ±16(g)
  • Accelerometer Sensitivity SF: 16384, 2048 (LSB/g), 4096, 8192
  • Accelerometer ADC:16-Bit
  • Gyroscope FSR: ±250, ±500, ±1000, ±2000(dps)
  • Gyroscope Sensitivity SF : 131, 16.4 (LSB/dps), 32.8, 65.5
  • Gyroscope ADC: 16-Bit
  • Magnetometer FSR: ±4900 µT
  • Magnetometer Resolution: 16 Bit

کاربردها

  • Smartphones and Tablets
  • Wearable Sensors
  • IOT Applications

ماژول GEBRABIT-ICM20948

  • با توجه به اینکه دسترسی به پایه‌های سنسور دشوار است، کاربران برای توسعه سخت‌افزاری و نرم‌افزاری این سنسور به یک برد ابتدایی (starter board) و درایور نیاز دارند. برای راحتی کاربران، GebraMS برد ماژول GEBRABIT-ICM20948 را طراحی کرده است. کاربران می‌توانند به کمک این برد، به مهم‌ترین پایه‌های سنسور به‌راحتی دسترسی پیدا کنند.
  • کافی است برد ماژول GEBRABIT-ICM20948 را روی برد (Breadboard) قرار دهید و سپس با یکی از بردهای Arduino، Raspberry Pi یا Discovery و با اعمال ولتاژ مناسب، آن را راه‌اندازی کنید.
  • ما به‌ویژه استفاده از Gebra STM32F303 را توصیه می‌کنیم؛ چرا که این برد دارای رگولاتور داخلی ۳.۳ ولت است و ترتیب پایه‌های آن با تمامی ماژول‌های Gebra هماهنگ است (استاندارد GEBRABUS)، بنابراین می‌توانید برد ماژول GEBRABIT-ICM20948 را مستقیماً به سوکت مربوطه متصل کرده و بدون نیاز به سیم‌کشی، برنامه‌نویسی را آغاز کنید.

ویژگی‌های ماژولGebraBit ICM20948

  • User-selectable interface protocol (I2C or SPI)
  • User-selectable I2C address (AD0)
  • Auxiliary I2C interface
  • Access to all data pins of the sensor
  • 1V8 Voltage Regulator
  • 1V8 Output Voltage
  • 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)

پین های ماژول

پین های تغذیه

  • 5V : این پین تغذیه اصلی ماژول بوده که به عنوان ورودی رگولاتور تعبیه شده روی برد مورد استفاده قرار می گیرد.
  • 1V8 : در صورت مونتاژ بودن رگولاتور بر روی ماژول این پین خروجی 1.8 ولت رگولاتور می باشد. در غیر این صورت با اعمال ولتاژ خارجی 1.8 ولت به عنوان ورودی ماژول برای راه اندازی ماژول مورد استفاده قرار می گیرد( سطح منطق(Logic Level) ارتباط دیجیتال(I2C یا SPI) سنسور را نیز 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. 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.این پین با یک مقاومت 10K پول آپ (Pull Up) شده است.
  • SDA AUX: این پین، پین دیتای ارتباط I2C AUX می باشد، که به پین دیتای متناظر در میکروکنترلر(پردازنده) ، متصل می شود. این پین با یک مقاومت 10K پول آپ (Pull Up) شده است.
  • SCL AUX: این پین، پین کلاک ارتباط I2C AUX می باشد، که به پین کلاک متناظر در میکروکنترلر(پردازنده) ، متصل می شود.این پین با یک مقاومت 10K پول آپ (Pull Up) شده است.

توجه: از آنجا که سطح منطق GebraBit ICM20948  مقدار 1.8V و سطح منطق بردهای توسعه  مقدار  5V می باشد، نیاز است تا از طریق ماژول Logic Level Convertor دو سطح منطق را به یکدیگر تبدیل کرد.

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.
  • توجه: از آنجا که سطح منطق GebraBit ICM20948 مقدار 8V و سطح منطق بردهای توسعه  مقدار  5V می باشد، نیاز است تا از طریق ماژول Logic Level Convertor دو سطح منطق را به یکدیگر تبدیل کرد.

در صورتی که می خواهید از چندین ماژول GebraBit ICM20948 به 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.

توجه: از آنجا که سطح منطق GebraBit ICM20948 مقدار 8V و سطح منطق بردهای توسعه  مقدار  5V می باشد، نیاز است تا از طریق ماژول Logic Level Convertor دو سطح منطق را به یکدیگر تبدیل کرد.

دیگر پین ها

  • INT : پین Interrupt (وقفه) سنسور ICM20984بوده 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.

معرفی بخش های ماژول

سنسور ICM20948

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 => یا  0x69 1 =>) را مشخص می کند.

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

رگولاتور 1V8 XC6206P182MR-G

رگولاتور به کار رفته روی ماژول ولتاژ 5V را به 1.8V تبدیل کرده که بر روی پین 1V8  در دسترس است.

تغذیه LED

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

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، از آنجا که سطح منطق GebraBit ICM20948  مقدار 1.8V و سطح منطق GebraBit STM32F303  3.3V می باشد نیاز است تا از طریق ماژول Logic Level Convertor دو سطح منطق را به یکدیگر تبدیل کرد. سپس برای اتصال I2C ماژول GebraBit ICM20948  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:

  • با توجه به توضیحات بالا پین 1V8 ماژول ICM20948به واسطه Logic Level Convertor به پین 3V3 خروجی ماژول میکروکنترلر متصل کنید.(سیم زرد و سبز)
  • پین‌های GND ماژول ICM20948و میکروکنترلر را مطابق تصویر زیر متصل کنید.(سیم‌های سیاه)
  • پین SCL و SDA ماژول ICM20948 را به واسطه ماژول Logic Level Convertor به ترتیب به پین‌های PB8(SCL) و PB9(SDA) ماژول میکروکنترلر متصل کنید.(سیم های آبی)

اتصال SPI با GebraBit STM32F303

ابتدا اطمینان حاصل کنید که پروتکل SPI با استفاده از جامپر های روی برد انتخاب شده است.از آنجا که سطح منطق GebraBit ICM20948  مقدار 1.8V و سطح منطق GebraBit STM32F303 مقدار3.3V می باشد نیاز است تا از طریق ماژول Logic Level Convertor دو سطح منطق را به یکدیگر تبدیل کرد.سپس برای اتصال SPI ماژول GebraBit ICM20948  ماژول میکروکنترلرGebraBit STM32F303 بعد از تعریف کردن SDI و SDO و SCK و CS روی پین های PB5 و PB4 و PB3 و PC13 (برای راحتی کار در STMCUBEMX) اتصالات را طبق تصویر زیر برقرار کنید:

اتصال I2C با GebraBit ATMEGA32A

ابتدا اطمینان حاصل کنید که پروتکل SPI با استفاده از جامپر های روی برد انتخاب شده است.از آنجا که سطح منطق GebraBit ICM20948  مقدار 1.8V و سطح منطق GebraBit STM32F303 مقدار3.3V می باشد نیاز است تا از طریق ماژول Logic Level Convertor دو سطح منطق را به یکدیگر تبدیل کرد.سپس برای اتصال SPI ماژول GebraBit ICM20948  ماژول میکروکنترلرGebraBit STM32F303 بعد از تعریف کردن SDI و SDO و SCK و CS روی پین های PB5 و PB4 و PB3 و PC13 (برای راحتی کار در STMCUBEMX) اتصالات را طبق تصویر زیر برقرار کنید:

اتصال SPI با GebraBit ATMEGA32A

ابتدا اطمینان حاصل کنید که پروتکل SPI با استفاده از جامپر های روی برد انتخاب شده است، از آنجا که سطح منطق GebraBit ICM20948  مقدار 1.8V و سطح منطق GebraBit ATMEGA32A مقدار 3.3V می باشد نیاز است تا از طریق ماژول Logic Level Convertor دو سطح منطق را به یکدیگر تبدیل کرد. سپس برای اتصال SPI ماژول  GebraBit ICM20948به ماژول میکروکنترلرGebraBit ATMEGA32A بعد از تعریف کردن SDI و SDO و SCK و CS روی پین های PB5 و PB4 و PB3 و PC13 طبق تصویر زیر اتصالات را برقرار نمایید:

اتصال I2C با ARDUINO UNO

از آنجا که سطح منطق GebraBit ICM20984  مقدار 1.8V و سطح منطق برد ARDUINO UNO مقدار  5V می باشد، نیاز است تا از طریق ماژول Logic Level Convertor دو سطح منطق را به یکدیگر تبدیل کرد.ابتدا اطمینان حاصل کنید که پروتکل I2C با استفاده از جامپر های روی برد انتخاب شده است، سپس برای اتصال I2C ماژول GebraBit ICM20948 به ARDUINO UNO مراحل زیر را دنبال کنید:

  • پین 1V8 ماژول ICM20948 را به پین 5V خروجی برد ARDUINO UNO طبق توضیحات بالا متصل کنید.(سیم قرمز)
  • پین GND ماژول ICM20948را به پین GND برد ARDUINO UNO متصل کنید.(سیم سیاه)
  • پین SCL ماژول ICM20948را به پین A5 برد ARDUINO UNO( (SCLمتصل کنید.(سیم آبی)
  • پین SDA ماژول ICM20948را به پین A4 برد ARDUINO UNO( (SDAمتصل کنید.(سیم آبی)

اتصال SPI با ARDUINO UNO

 ابتدا اطمینان حاصل کنید که پروتکل SPI با استفاده از جامپر های روی برد انتخاب شده است. از آنجا که سطح منطق GebraBit ICM20984  مقدار 1.8V و سطح منطق برد ARDUINO UNO مقدار  5V می باشد، نیاز است تا از طریق ماژول Logic Level Convertor دو سطح منطق را به یکدیگر تبدیل کرد. سپس برای اتصال SPI ماژول GebraBit ICM20984 به برد ARDUINO UNO مراحل زیر را دنبال کنید:

  • پین 1V8 ماژول ICM20984را به پین 5V خروجی برد ARDUINO UNO طبق توضیحات بالا متصل کنید.(سیم قرمز)
  • پین GND ماژول ICM20948را به پین GND برد ARDUINO UNO متصل کنید.(سیم سیاه)
  • پین SDI ماژول ICM20948را به پین D11 برد ARDUINO UNO( (SDIمتصل کنید.(سیم آبی)
  • پین SDO ماژول ICM20948را به پین D12 برد ARDUINO UNO( (SDOمتصل کنید.(سیم آبی)
  • پین SCK ماژول ICM20948را به پین D13 برد ARDUINO UNO( (SCKمتصل کنید.(سیم آبی)
  • پین CS ماژول ICM20948را به پین D10 برد ARDUINO UNO( (SSمتصل کنید.(سیم آبی)
نوع ماژول

ماژول ردیابی حرکت ژیروسکوپ، شتاب‌سنج و مگنتومتر

تعداد محور

9

ولتاژ تغذیه

5V

نوع خروجی

I2C, SPI, Digital

FSR مگنتومتر

±4900 µT

FSR ژیروسکوپ

±250, ±500, ±1000, ±2000(dps)

FSR شتاب سنج

±2, ±4, ±8, ±16(g)

رزولوشن ADC

16 Bit

جریان مصرفی

10 mA to 30 mA (Typ. 20 mA)

حساسیت شتاب سنج

16384, 2048 (LSB/g), 4096, 8192

حساسیت ژیروسکوپ

131, 16.4 (LSB/dps), 32.8, 65.5

SF مگنتومتر

0.15 µT/LSB

ابعاد

Gebra small(36.29mm x 32.72mm)

دمای کاری

-40 to +85 °C

هدف ما از انجام این پروژه چیست؟

در این بخش قصد داریم سنسور ICM20948 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 GB308IM و GebraBit STM32F303 استفاده میکنیم.

این دو ماژول شامل مینیمم قطعات لازم سنسور ICM20948و 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 سنسورICM20948  ، به طور خلاصه با تمامی رجیسترهای سنسور ICM20948، 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 GB6308IM، 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 نیاز نرمافزارهای مورد نیاز
ST-LINK/V2 Programmer Keil uVision Programmer
STM32 Microcontroller – ( Gebra STM32f303 ) STM32CubeMX Program
ماژول GEBRABIT-ICM20948
Cable and Breadboard

همچنین توجه داشته باشید که در اینجا صرفا برای درک بهتر ماژول GebraBit ICM20948  روی میکروکنترلر قرارداده شده است اما از آنجایی که سطح منطق ماژول GebraBit ICM20948  ، 1.8 ولت  و سطح منطق ماژول میکروکنترلر GebraBit STM32F303   3V3  میباشد، طبق دیتاشیت کاربران باید از انجام این نوع اتصال خودداری نمایند. لذا لازم است سطح منطق دو ماژول را از طریق یک مبدل لاجیک لول، به یکدیگر تبدیل کنید.

 در واقع نحوه صحیح اتصال ماژول GebraBit ICM20948 با ماژول میکروکنترلر GebraBit STM32F303  با استفاده از پروتکل SPI به صورت زیر میباشد.

در ورژن بعدی ماژول GebraBit ICM20948 ، این مسئله حل گردیده و کاربران میتوانند ورژن بعدی این ماژول را به راحتی به صورت Pin to Pin روی ماژول میکروکنترلر GebraBit STM32F303 “” قرار دهند.

در نهایت مقادیر دما و شتاب  ، سرعت زاویه ای و میدان مغناطیسی 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 ICM20948 را مرور می کنیم.

تنظیمات SPI

حال به منظور برقراری ارتباط SPI با ماژول GebraBit STM32F303 باید 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 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_ICM20948.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 ICM20948 و کانفیگ های مربوط به هریک از بلوک های داخلی سنسور  ICM20948 به صورت STRUCT  با نام  GebraBit_ICM20948 نیز تعریف شده است.که نهایتا در محیط  Debug Session تمامی کانفیگ های مربوط به هر بلوک به صورت Real Time قابل مشاهده است.

ICM20948 _Bank_Sel Enum

بانک های رجیستری داخلی سنسور، در این enum تعریف شده است:

C

typedef enum bank_sel
{
BANK_0 = 0 ,
BANK_1     ,
BANK_2     ,
BANK_3
} ICM20948_Bank_Sel;

ICM20948 _Interface Enum

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

C

typedef enum  interface
{
 NOT_SPI = 0,
 IS_SPI
}ICM20948_Interface;

ICM20948_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
}ICM20948_Accel_Fs_Sel;

ICM20948_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
}ICM20948_Accel_Scale_Factor;

ICM20948_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 ,
 FS_500_DPS ,
 FS_1000_DPS,
 FS_2000_DPS
}ICM20948_Gyro_Fs_Sel;

ICM20948_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
}ICM20948_Gyro_Scale_Factor;

ICM20948_FIFO_MODE Enum

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

C

typedef enum FIFO_Mode
{
STREAM_TO_FIFO      ,
STOP_ON_FULL_FIFO_SNAPSHOT = 31
}ICM20948_FIFO_MODE ;

ICM20948_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
}ICM20948_Ability;

ICM20948_Power_Mode Enum

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

C

typedef enum Power_Mode
{
ICM20948_LOW_NOISE = 0,
ICM20948_LOW_POWER = 1,
ICM20948_SLEEP_OFF = 2
} ICM20948_Power_Mode;

ICM20948_ 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
} ICM20948_GYRO_Averaging_Filter;

ICM20948_ 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_1_4_SAMPLES_FILTER  = 0 ,
 ACCEL_AVERAGE_8_SAMPLES_FILTER    = 1 ,
 ACCEL_AVERAGE_16_SAMPLES_FILTER   = 2 ,
 ACCEL_AVERAGE_32_SAMPLES_FILTER   = 3
} ICM20948_ACCEL_Averaging_Filter;

ICM20948_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
}ICM20948_Preparation;

ICM20948_Reset_Status Enum

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

C

typedef enum Reset_Status
{
DONE = 0,
FAILED
}ICM20948_Reset_Status;

ICM20948_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
} ICM20948_FIFO_Ability;

ICM20948_Get_DATA Enum

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

C

typedef enum Get_DATA
{
FROM_REGISTER = 0,
FROM_FIFO
} ICM20948_Get_DATA;

ICM20948_ Interrupt_Pin Enum

برای انتخاب پین وقفه از این Enum استفاده می شود:

C

typedef enum Interrupt_Pin
{
INTERRUPT_ON_PIN_1 = 0,
INTERRUPT_ON_PIN_2
} ICM20948_Interrupt_Pin;

ICM20948_ DMP_LP Enum

برای فعال یا غیر فعال سازی DMP در حالت LOW POWER از این Enum استفاده می شود:

C

typedef enum DMP_LP
{
NOT_DMP_LOW_POWER = 0,
DMP_LOW_POWER
} ICM20948_DMP_LP;

ICM20948_Sleep Enum

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

C

typedef enum Sleep
{
ICM20948_AWAKE   = 0 ,
ICM20948_SLEEP
}ICM20948_Sleep ;

ICM20948_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
}ICM20948_Clock_Source ;

ICM20948_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
}ICM20948_Sensor ;

ICM20948_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
} ICM20948_INT_Level;

ICM20948_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
} ICM20948_Latch_Type;

ICM20948_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
}ICM20948_INT_Type;

ICM20948_FIFO_ Reset Enum

با استفاده از مقادیر این Enum میتوان FIFO سنسور را ریست کرد:

C

typedef enum FIFO_Reset
{
FIFO_DE_ASSERT = 0 ,
FIFO_ASSERT    = 31
} ICM20948_FIFO_Reset;

ICM20948_FIFO_Overflow Enum

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

C

typedef enum FIFO_Overflow
{
NOT_OVERFLOW   = 0 ,
FIFO_OVERFLOW  = 1
} ICM20948_FIFO_Overflow;

ICM20948_ Sample_Rate Enum

مقادیر این enum مقدار نرخ داده خروجی را تعیین می کند:

C

typedef enum sample_rate
{
_1_25_KHz   = 1125 ,
_4_5_KHz    = 4500 ,
_9_KHz      = 9000
}ICM20948_Sample_Rate ;

ICM20948_ Data_Copy_FIFO Enum

مقادیر این   enum کپی شدن داده ها در FIFO را مشخص می کند:

C

typedef enum Data_Copy_FIFO
{
NOT_COPY_FIFO = 0 ,
COPY_TO_FIFO  = 3
} ICM20948_Data_Copy_FIFO;

ICM20948_ FCHOICEB Enum

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

C

typedef enum FCHOICEB
{
ENABLE_DLPF_FCHOICEB = 1 ,
BYPASS_DLPF_FCHOICEB = 0 ,
}ICM20948_FCHOICEB;

ICM20948_ Gyro_ DLPF_CFG Enum

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

C

typedef enum Gyro_DLPF_CFG
{
ICM20948_GYRO_DLPF_196    = 0,
ICM20948_GYRO_DLPF_152	  = 1,
ICM20948_GYRO_DLPF_119	  = 2,
ICM20948_GYRO_DLPF_51	  = 3,
ICM20948_GYRO_DLPF_24	  = 4,
ICM20948_GYRO_DLPF_12	  = 5,
ICM20948_GYRO_DLPF_6	  = 6,
ICM20948_GYRO_DLPF_361	  = 7
}ICM20948_GYRO_DLPF ;

ICM20948_ 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
{
ICM20948_ACCEL_DLPF_246	        = 1,
ICM20948_ACCEL_DLPF_111	        = 2,
ICM20948_ACCEL_DLPF_50	        = 3,
ICM20948_ACCEL_DLPF_24	        = 4,
ICM20948_ACCEL_DLPF_11	        = 5,
ICM20948_ACCEL_DLPF_6	        = 6,
ICM20948_ACCEL_DLPF_473         = 7
}ICM20948_ACCEL_DLPF ;

ICM20948_ Temp_DLPF_CFG Enum

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

C

typedef enum Temp_DLPF_CFG
{
ICM20948_TEMP_DLPF_7932 = 0,
ICM20948_TEMP_DLPF_218	= 1,
ICM20948_TEMP_DLPF_123	= 2,
ICM20948_TEMP_DLPF_66	= 3,
ICM20948_TEMP_DLPF_34	= 4,
ICM20948_TEMP_DLPF_17 	= 5,
ICM20948_TEMP_DLPF_9	= 6,
}ICM20948_TEMP_DLPF ;

ICM20948_ Aux_Between Enum

برای کنترل RESTART  و STOP در ارتباط I2Cجانبی از مقادیر این enum استفاده می شود:

C

typedef enum Aux_Between
{
	RESTART = 0 ,
	STOP
} ICM20948_Aux_Between;

ICM20948_I2C_Slave Enum

برای مشخص کردن شماره Slave  در ارتباط  I2Cجانبی از مقادیر این enum استفاده می شود:

C

typedef enum I2C_Slave
{
 SLAVE_0 = 0 ,
 SLAVE_1 = 1 ,
 SLAVE_2 = 2 ,
 SLAVE_3 = 3 ,
 SLAVE_4
} ICM20948_I2C_Slave;

ICM20948_ AK09916_Power Enum

برای انتخاب حالت کاری سنسور داخلی AK09916 از مقادیر این enum استفاده می شود:

C

typedef enum AK09916_Power
{
AK09916_POWER_DOWN             = 0 ,
AK09916_SINGLE_MEASUREMENT     = 1 ,
AK09916_CONTINUOUS_MEASUREMENT = 2 ,
AK09916_SELF_TEST              = 65536
} AK09916_Power_Mode;

ساختار GebraBit_ICM20948

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 ICM20948 ، کانفیک سنسور و FIFO و دریافت داده از سنسور اعلان شده  است:

C

/********************************************************
 *Declare Read&Write ICM20948 Register Values Functions *
 ********************************************************/
extern	uint8_t	GB_ICM20948_Read_Reg_Data ( uint8_t regAddr, ICM20948_Bank_Sel regBank, uint8_t* data);
extern	uint8_t GB_ICM20948_Read_Reg_Bits (uint8_t regAddr, ICM20948_Bank_Sel regBank, uint8_t start_bit, uint8_t len, uint8_t* data);
extern	uint8_t GB_ICM20948_Burst_Read(uint8_t regAddr, ICM20948_Bank_Sel regBank, uint8_t *data, uint16_t byteQuantity);
extern	uint8_t GB_ICM20948_Write_Reg_Data(uint8_t regAddr, ICM20948_Bank_Sel regBank, uint8_t data);
extern	uint8_t	GB_ICM20948_Write_Reg_Bits(uint8_t regAddr, ICM20948_Bank_Sel regBank, uint8_t start_bit, uint8_t len, uint8_t data);
extern	uint8_t GB_ICM20948_Burst_Write		( uint8_t regAddr, ICM20948_Bank_Sel regBank, uint8_t *data, 	uint16_t byteQuantity);
/********************************************************
 *       Declare ICM20948 Configuration Functions       *
 ********************************************************/
extern void GB_ICM20948_Soft_Reset ( GebraBit_ICM20948 * ICM20948 );
extern void GB_ICM20948_Bank_Selection( ICM20948_Bank_Sel bsel);
extern void GB_ICM20948_Who_am_I(GebraBit_ICM20948 * ICM20948);
extern void GB_ICM20948_Select_SPI4_Interface(GebraBit_ICM20948 * ICM20948 , ICM20948_Interface spisel);
extern void GB_ICM20948_DMP(GebraBit_ICM20948* ICM20948 ,ICM20948_Ability dmp,ICM20948_DMP_LP dmp_lp);
extern void GB_ICM20948_DMP_Reset(GebraBit_ICM20948* ICM20948 ,ICM20948_Ability rst);
extern void GB_ICM20948_DMP_Interrupt( ICM20948_Ability interrupt);
extern void GB_ICM20948_Sleep_Awake (GebraBit_ICM20948 * ICM20948, ICM20948_Sleep  working  ) ;
extern void GB_ICM20948_ACCEL_Power_Mode(GebraBit_ICM20948* ICM20948 ,ICM20948_Power_Mode pmode);
extern void GB_ICM20948_GYRO_Power_Mode(GebraBit_ICM20948* ICM20948 ,ICM20948_Power_Mode pmode);
extern void GB_ICM20948_Set_Clock_Source(GebraBit_ICM20948 * ICM20948 , ICM20948_CLK clk) ;
extern void GB_ICM20948_Temperature(GebraBit_ICM20948* ICM20948 ,ICM20948_Ability temp);
extern void GB_ICM20948_Accelerometer(GebraBit_ICM20948 * ICM20948 , ICM20948_Sensor accel);
extern void GB_ICM20948_Gyroscope(GebraBit_ICM20948 * ICM20948 , ICM20948_Sensor gyro) ;
extern void GB_ICM20948_Set_INT1_Pin(GebraBit_ICM20948 * ICM20948 , ICM20948_INT_Level level ,ICM20948_INT_Type type , ICM20948_Latch_Type latch );
extern void Interrupt_Status_Enable(GebraBit_ICM20948 * ICM20948 , ICM20948_Ability interrupt );
extern ICM20948_Preparation GB_ICM20948_Check_Data_Preparation(GebraBit_ICM20948 * ICM20948);
extern void GB_ICM20948_GYRO_Full_Scale ( GebraBit_ICM20948 * ICM20948 , ICM20948_Gyro_Fs_Sel fs ) ;
extern void GB_ICM20948_GYRO_Low_Pass_Filter  (GebraBit_ICM20948 * ICM20948 ,  ICM20948_FCHOICEB bypass ) ;
extern void GB_ICM20948_GYRO_Low_Pass_Filter_Value  (GebraBit_ICM20948 * ICM20948 , ICM20948_GYRO_DLPF dlpf );
extern void GB_ICM20948_GYRO_LP_Averaging_Filter  (GebraBit_ICM20948 * ICM20948 , ICM20948_GYRO_Averaging_Filter avg );
extern void GB_ICM20948_GYRO_Output_Sample_Rate (GebraBit_ICM20948 * ICM20948 , uint16_t rate_hz);
extern void GB_ICM20948_ACCEL_Full_Scale ( GebraBit_ICM20948 * ICM20948 , ICM20948_Accel_Fs_Sel fs );
extern void GB_ICM20948_ACCEL_Low_Pass_Filter  (GebraBit_ICM20948 * ICM20948 ,  ICM20948_FCHOICEB bypass );
extern void GB_ICM20948_ACCEL_Low_Pass_Filter_Value  (GebraBit_ICM20948 * ICM20948 , ICM20948_ACCEL_DLPF dlpf );
extern void GB_ICM20948_ACCEL_LP_Averaging_Filter  (GebraBit_ICM20948 * ICM20948 , ICM20948_ACCEL_Averaging_Filter avg );
extern void GB_ICM20948_ACCEL_Output_Sample_Rate (GebraBit_ICM20948 * ICM20948 , uint16_t rate_hz);
extern void GB_ICM20948_TEMP_Low_Pass_Filter_Value  (GebraBit_ICM20948 * ICM20948 , ICM20948_TEMP_DLPF tdlpf );
/********************************************************
 *          Declare ICM20948 FIFO Functions             *
 ********************************************************/
extern void GB_ICM20948_Access_Serial_Interface_To_FIFO(GebraBit_ICM20948 * ICM20948 , ICM20948_Ability interface_access_fifo);
extern ICM20948_FIFO_Overflow GB_ICM20948_Check_FIFO_Overflow(GebraBit_ICM20948 * ICM20948) ;
extern void GB_ICM20948_Write_ACCEL_FIFO(GebraBit_ICM20948 * ICM20948 , ICM20948_Ability accel_fifo ) ;
extern void GB_ICM20948_Write_GYRO_FIFO(GebraBit_ICM20948 * ICM20948 , ICM20948_Ability gyro_fifo ) ;
extern void GB_ICM20948_Write_TEMP_FIFO(GebraBit_ICM20948 * ICM20948 , ICM20948_Ability temp_fifo );
extern void GB_ICM20948_Write_Slave_FIFO(GebraBit_ICM20948 * ICM20948 ,ICM20948_I2C_Slave slave , ICM20948_Ability slv_fifo );
extern void GB_ICM20948_FIFO_Mode(GebraBit_ICM20948 * ICM20948 , ICM20948_FIFO_Mode fifo_mode );
extern void GB_ICM20948_FIFO_Reset(void) ;
extern void GB_ICM20948_GET_FIFO_Count (GebraBit_ICM20948 * ICM20948 ) ;
extern void GB_ICM20948_Read_FIFO(GebraBit_ICM20948 * ICM20948 , uint16_t qty);
extern ICM20948_Data_Copy_FIFO GB_ICM20948_Check_Data_Copy_TO_FIFO(GebraBit_ICM20948 * ICM20948) ;
/********************************************************
 *          Declare ICM20948 DATA Functions             *
 ********************************************************/
extern void GB_ICM20948_Get_Temp_Register_Raw_Data(GebraBit_ICM20948 * ICM20948);
extern void GB_ICM20948_Get_Temp_Valid_Data(GebraBit_ICM20948 * ICM20948);
extern void GB_ICM20948_Get_GYRO_X_Register_Raw_DATA(GebraBit_ICM20948 * ICM20948);
extern void GB_ICM20948_Get_GYRO_Y_Register_Raw_DATA(GebraBit_ICM20948 * ICM20948);
extern void GB_ICM20948_Get_GYRO_Z_Register_Raw_DATA(GebraBit_ICM20948 * ICM20948);
extern void GB_ICM20948_Get_GYRO_DATA_X_Valid_Data(GebraBit_ICM20948 * ICM20948);
extern void GB_ICM20948_Get_GYRO_DATA_Y_Valid_Data(GebraBit_ICM20948 * ICM20948);
extern void GB_ICM20948_Get_GYRO_DATA_Z_Valid_Data(GebraBit_ICM20948 * ICM20948);
extern void GB_ICM20948_Get_ACCEL_X_Register_Raw_DATA(GebraBit_ICM20948 * ICM20948);
extern void GB_ICM20948_Get_ACCEL_Y_Register_Raw_DATA(GebraBit_ICM20948 * ICM20948);
extern void GB_ICM20948_Get_ACCEL_Z_Register_Raw_DATA(GebraBit_ICM20948 * ICM20948);
extern void GB_ICM20948_Get_ACCEL_DATA_X_Valid_Data(GebraBit_ICM20948 * ICM20948);
extern void GB_ICM20948_Get_ACCEL_DATA_Y_Valid_Data(GebraBit_ICM20948 * ICM20948);
extern void GB_ICM20948_Get_ACCEL_DATA_Z_Valid_Data(GebraBit_ICM20948 * ICM20948);
extern void GB_ICM20948_Get_Temperature(GebraBit_ICM20948 * ICM20948);
extern void GB_ICM20948_Get_XYZ_GYROSCOPE(GebraBit_ICM20948 * ICM20948);
extern void GB_ICM20948_Get_XYZ_ACCELERATION(GebraBit_ICM20948 * ICM20948);
extern void GB_ICM20948_Get_ACCEL_GYRO_TEMP_MAG_From_Registers(GebraBit_ICM20948 * ICM20948);
extern void GB_ICM20948_FIFO_Data_Partition_ACCEL_GYRO_MAG_XYZ_TEMP(GebraBit_ICM20948 * ICM20948);
extern void GB_ICM20948_Get_ACCEL_GYRO_MAG_TEMP_From_FIFO(GebraBit_ICM20948 * ICM20948);
extern void GB_ICM20948_Get_Data(GebraBit_ICM20948 * ICM20948 , ICM20948_Get_DATA get_data);
extern void GB_ICM20948_Get_XYZ_AK09916_Magnetometer(GebraBit_ICM20948 * ICM20948);
/********************************************************
 *          Declare ICM20948 HIGH LEVEL Functions       *
 ********************************************************/
extern void GB_ICM20948_FIFO_Configuration ( GebraBit_ICM20948 * ICM20948 , ICM20948_FIFO_Ability fifo );
extern void GB_ICM20948_Set_Power_Management(GebraBit_ICM20948 * ICM20948 , ICM20948_Power_Mode pmode) ;
extern void GB_ICM20948_initialize( GebraBit_ICM20948 * ICM20948 );
extern void GB_ICM20948_Configuration(GebraBit_ICM20948 * ICM20948, ICM20948_FIFO_Ability fifo);
/********************************************************
 *   Declare ICM20948 AUX I2C and AK09916  Functions    *
 ********************************************************/
extern void GB_ICM20948_AUX_I2C_Between_Reads(GebraBit_ICM20948 * ICM20948,ICM20948_Aux_Between bet );
extern void GB_ICM20948_External_Sensor_ODR(GebraBit_ICM20948 * ICM20948,uint8_t devider);
extern void GB_ICM20948_AUX_Initialize(GebraBit_ICM20948 * ICM20948);
extern void GB_ICM20948_AUX_I2C(GebraBit_ICM20948 * ICM20948,ICM20948_Ability aux);
extern void GB_ICM20948_Stop_AUX_I2C(GebraBit_ICM20948 * ICM20948,ICM20948_I2C_Slave slave);
extern void GB_ICM20948_Set_AUX_I2C_Read(GebraBit_ICM20948 * ICM20948, ICM20948_I2C_Slave slave, uint8_t slave_addr, uint8_t slave_reg, uint8_t data_len);
extern void GB_ICM20948_AUX_I2C_Read_Data(GebraBit_ICM20948 * ICM20948, ICM20948_I2C_Slave slave, uint8_t slave_addr, uint8_t slave_reg, uint8_t data_len, uint8_t * data);
extern void GB_ICM20948_Set_AUX_I2C_Write(GebraBit_ICM20948 * ICM20948, ICM20948_I2C_Slave slave, uint8_t slave_addr, uint8_t slave_reg, uint8_t data);
extern void GB_ICM20948_AUX_I2C_Write_Data(GebraBit_ICM20948 * ICM20948, ICM20948_I2C_Slave slave, uint8_t slave_addr, uint8_t slave_reg, uint8_t  data);
extern void GB_ICM20948_Get_AK09916_Device_ID(GebraBit_ICM20948 * ICM20948)  ;
extern ICM20948_Preparation GB_ICM20948_Check_AK09916_Data_Preparation(GebraBit_ICM20948 * ICM20948)  ;
extern void GB_ICM20948_Set_AK09916_Magnetometer_Power_Mode(GebraBit_ICM20948 * ICM20948 , AK09916_Power_Mode pmode)  ;
extern void GB_ICM20948_Set_AK09916_Soft_Reset(GebraBit_ICM20948 * ICM20948)   ;
extern void GB_ICM20948_Config_AK09916_Magnetometer(GebraBit_ICM20948 * ICM20948) ;
extern void GB_ICM20948_Read_AK09916_Status_2(GebraBit_ICM20948 * ICM20948) ;

فایل سورس GebraBit_ICM20948.c

در این فایل 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_ICM20948.c ارائه شده توسط GebraBit ، به بررسی قسمت اصلی برنامه آموزشی نمونه، فایل main.c و مشاهده خروجی ماژول GebraBit ICM20948 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_ICM20948.h برای دسترسی به ساختار ها ، Enum ها و توابع مورد نیاز ماژول GebraBit ICM20948 ، اضافه شده است.در قسمت بعدی متغیری به نام ICM20948_Module از نوع ساختار GebraBit_ICM20948 (این ساختار در هدر GebraBit_ICM20948 بوده و در بخش توضیحات کتابخانه GebraBit_ICM20948توضیح داده شد) که برای پیکربندی ماژول GebraBit ICM20948 می باشد،تعریف شده است:

C

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */
GebraBit_ICM20948 ICM20948_Module;
/* USER CODE END PTD */

در بخش بعدی کد نوشته شده، پیکربندی و تنظیمات ماژول GebraBit ICM20948  با استفاده از توابع GB_ICM20948_initialize() و GB_ICM20948_Configuration()، انجام شود:

C

GB_ICM20948_initialize( &ICM20948_Module );
	GB_ICM20948_Configuration(&ICM20948_Module ,FIFO_ENABLE);
//GB_ICM20948_Configuration(&ICM20948_Module , FIFO_DISABLE );
	GB_ICM20948_Config_AK09916_Magnetometer(&ICM20948_Module);

و در نهایت در قسمت while برنامه ، مقادیر ماژول GebraBit ICM20948 در 3 محور X , Y , Z  و دما به طور پیوسته دریافت میشود:

C

GB_ICM20948_Get_Data( &ICM20948_Module , FROM_REGISTER);
//GB_ICM20948_Get_Data(  &ICM20948_Module , FROM_FIFO);

با خارج کردن توابع GB_ICM20948_Configuration(&ICM20948_Module , FIFO_DISABLE ); و GB_ICM20948_Get_Data(  &ICM20948_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"
#include "GebraBit_ICM20948.h"
/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */

/* USER CODE END Includes */

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */
GebraBit_ICM20948 ICM20948_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 END 2 */
  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
	GB_ICM20948_initialize( &ICM20948_Module );
	//GB_ICM20948_Configuration(&ICM20948_Module ,FIFO_ENABLE );
	GB_ICM20948_Configuration(&ICM20948_Module , FIFO_DISABLE );
	GB_ICM20948_Config_AK09916_Magnetometer(&ICM20948_Module);
  while (1)
  {

    /* USER CODE END WHILE */
    /* USER CODE BEGIN 3 */
		GB_ICM20948_Get_Data(  &ICM20948_Module , FROM_REGISTER  );
		//GB_ICM20948_Get_Data(  &ICM20948_Module , FROM_FIFO  );

  }
  /* 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_MUL7;
  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 */

STLINK V2

پس از ایجاد پروژه Keil با استفاده از STM32CubeMX و افزودن کتابخانه، آداپتور STLINKV2 را متصل کرده و برنامه‌نویس STLINK V2 را به برد جبرابیت STM32F303 وصل می‌کنیم.

وقتی برنامه‌نویس STLINK V2 را به برد جبرابیت STM32F303 متصل می‌کنید، نیازی به تغذیه جداگانه ماژول نیست، زیرا ولتاژ تغذیه را مستقیماً از برنامه‌نویس STLINK V2 دریافت می‌کند.

سپس روی گزینه Build (F7) کلیک کرده و پنجره Build Output را برای بررسی خطاهای احتمالی کنترل می‌کنیم.

در نهایت وارد حالت Debug شده و با اضافه کردن ICM20948_Module به پنجره  watch و اجرای برنامه ، تغییرات مقادیر دما و ماژول GebraBit ICM20948 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. سنسور ICM-20948 چیست و چه قابلیت‌هایی دارد؟

سنسور ICM-20948 یک تراشه‌ی ۹ محوره (9-Axis IMU) از نوع MEMS است که شامل Accelerometer، Gyroscope و Magnetometer می‌باشد. این تراشه می‌تواند شتاب، سرعت زاویه‌ای و میدان مغناطیسی را به‌طور هم‌زمان اندازه‌گیری کند. ICM-20948 دارای پردازنده داخلی DMP برای محاسبه‌ی Orientation و Fusion است. این سنسور در ربات‌ها، پهپادها و Wearable Devices کاربرد زیادی دارد.

🔗 Reference: Official Datasheet – ICM-20948


2. محدوده اندازه‌گیری شتاب در سنسور ICM-20948 چقدر است؟

شتاب‌سنج داخلی ICM-20948 دارای چهار بازه اندازه‌گیری ±2g، ±4g، ±8g و ±16g است. این بازه‌ها از طریق رجیستر ACCEL_CONFIG قابل تنظیم‌اند. هرچه بازه کوچک‌تر انتخاب شود، دقت (resolution) افزایش یافته ولی احتمال Saturation نیز بیشتر می‌شود. مقدار نویز این شتاب‌سنج حدود 100 µg/√Hz است که برای کاربردهای دقیق کافی است.

🔗 Reference: Official Datasheet – ICM-20948


3. ژیروسکوپ سنسور ICM-20948 چه دقتی دارد و در چه بازه‌ای کار می‌کند؟

ژیروسکوپ ICM-20948 در چهار محدوده ±250، ±500، ±1000 و ±2000 °/s قابل تنظیم است. این ژیروسکوپ از نوع MEMS با نرخ نویز زاویه‌ای حدود 0.005 °/s/√Hz می‌باشد. دقت زاویه‌ای آن برای سیستم‌های کنترل وضعیت مانند UAV و بازوهای رباتیک بسیار مناسب است. نرخ نمونه‌برداری ژیروسکوپ تا 1125 Hz قابل افزایش است.

🔗 Reference: Official Datasheet – ICM-20948


4. ارتباط دیجیتال سنسور ICM-20948 چگونه برقرار می‌شود؟

سنسور ICM-20948 از دو رابط I²C و SPI پشتیبانی می‌کند. در حالت I²C، آدرس پیش‌فرض 0x68 است که با تغییر پایه AD0 به 0x69 تبدیل می‌شود. در حالت SPI، سرعت انتقال داده تا 7 MHz می‌رسد و می‌توان از آن برای داده‌های پرسرعت استفاده کرد. انتخاب نوع رابط از طریق پایه‌های CS و SDO انجام می‌شود.

🔗 Reference: Official Datasheet – ICM-20948


5. چگونه سنسور ICM-20948 را کالیبره کنیم؟

برای رسیدن به دقت بالا، ICM-20948 باید از نظر Offset و Bias کالیبره شود. این کار برای سه زیرسیستم انجام می‌شود: Accelerometer، Gyroscope و Magnetometer. الگوریتم‌های نرم‌افزاری مانند Madgwick یا Mahony Filter می‌توانند داده‌های Fusion را اصلاح کنند. همچنین در DMP داخلی، توابع Auto-Calibration برای تصحیح bias وجود دارد.

🔗 Reference: Official Application Note – ICM-20948


6. محدوده ولتاژ کاری سنسور ICM-20948 چقدر است؟

سنسور ICM-20948 در ولتاژ 1.71 V تا 3.6 V کار می‌کند. این ویژگی باعث می‌شود با اکثر میکروکنترلرها (Arduino, STM32, ESP32) سازگار باشد. برای تغذیه‌ی پایدار، توصیه می‌شود خازن‌های بای‌پس 0.1 µF و 10 µF نزدیک پایه‌های VDD و VDDIO قرار داده شوند. جریان مصرفی معمول در حالت Low Power حدود 68 µA است.

🔗 Reference: Official Datasheet – ICM-20948


7. نرخ نمونه‌برداری (Sample Rate) در سنسور ICM-20948 چقدر است؟

ICM-20948 از نرخ نمونه‌برداری قابل تنظیم بین 1 Hz تا 1125 Hz برای Gyroscope و 4 Hz تا 1125 Hz برای Accelerometer پشتیبانی می‌کند. این تنظیمات از طریق رجیسترهای SMPLRT_DIV و CONFIG انجام می‌شود. در حالت DMP فعال، نرخ داده بر اساس تنظیم فریم داخلی سنسور هماهنگ می‌شود تا داده‌ها هم‌زمان (Synchronized) بمانند.

🔗 Reference: Official Datasheet – ICM-20948


8. آیا سنسور ICM-20948 دارای حافظه FIFO است؟

بله، ICM-20948 دارای حافظه داخلی FIFO با ظرفیت 4096 بایت است. این ویژگی امکان ذخیره‌ی داده‌های Gyro، Accel و Mag را بدون وقفه در CPU فراهم می‌کند. FIFO می‌تواند در حالت Stream یا Snapshot کار کند و Interrupt مخصوص FIFO_OVF دارد. این قابلیت برای کاهش بار پردازنده در سیستم‌های Real-Time حیاتی است.

🔗 Reference: Official Datasheet – ICM-20948


9. خطای دمایی (Temperature Drift) در سنسور ICM-20948 چگونه کنترل می‌شود؟

ICM-20948 به تغییرات دما حساس است و Drift دمایی می‌تواند بر Bias سنسور تأثیر بگذارد. در محدوده دمایی −40 °C تا +85 °C، تغییر Offset شتاب‌سنج تا چند mg و ژیروسکوپ تا چند °/s ممکن است. برای جبران، داده‌های سنسور دما (Temperature Sensor) داخلی استفاده می‌شوند و الگوریتم Temperature Compensation به کار می‌رود.

🔗 Reference: Official Datasheet – ICM-20948


10. چگونه سنسور ICM-20948 را به Arduino متصل کنیم؟

برای راه‌اندازی ICM-20948 با Arduino باید از رابط I²C استفاده کنید. پایه‌های SDA و SCL به پین‌های مربوطه متصل می‌شوند و منبع تغذیه 3.3 V انتخاب می‌شود. کتابخانه رسمی Adafruit_ICM20X از این سنسور پشتیبانی می‌کند و توابعی برای خواندن Accel، Gyro و Mag دارد. نرخ داده (ODR) و DLPF نیز از طریق نرم‌افزار قابل تغییر است.

🔗 Reference: Adafruit ICM20X Arduino Library


11. دقت شتاب‌سنج ICM-20948 چقدر است؟

شتاب‌سنج ICM-20948 دارای Resolution حدود 16-bit است و دقت (Accuracy) آن در محدوده ±2g حدود 0.061 mg/LSB می‌باشد. با انتخاب بازه مناسب و فعال کردن DLPF می‌توان نویز و لرزش داده‌ها را کاهش داد. دقت سنسور به نحوه‌ی نصب روی PCB و میزان Vibrations محیط نیز وابسته است.

🔗 Reference: Official Datasheet – ICM-20948


12. دقت ژیروسکوپ ICM-20948 چگونه تعیین می‌شود؟

ژیروسکوپ 16-bit ICM-20948 دارای Rate Noise حدود 0.005 °/s/√Hz است. دقت سنسور با Drift زاویه‌ای و Bias Instability مشخص می‌شود. برای کاربردهایی مثل UAV یا بازوهای رباتیک، استفاده از الگوریتم‌های Sensor Fusion برای بهبود دقت Orientation ضروری است.

🔗 Reference: Official Datasheet – ICM-20948


13. سنسور ICM-20948 چگونه داده‌های مغناطیسی (Magnetometer) را اندازه‌گیری می‌کند؟

Magnetometer داخلی ICM-20948 (AK09916) میدان مغناطیسی زمین را در سه محور اندازه‌گیری می‌کند. بازه ±4900 µT است و Resolution حدود 0.15 µT می‌باشد. داده‌ها از طریق I²C داخلی سنسور Gyro/Accel خوانده می‌شوند و می‌توان با الگوریتم‌های Soft/IIR Filtering، نویز را کاهش داد.

🔗 Reference: Official Datasheet – ICM-20948


14. ارتباط SPI با ICM-20948 چه مزایایی دارد؟

استفاده از SPI برای سنسور ICM-20948 باعث سرعت انتقال بالاتر (تا 7 MHz) و کنترل بهتر روی Chip Select می‌شود. SPI در محیط‌های پر نویز بهتر عمل می‌کند و داده‌های سریع Gyro/Accel را با حداقل وقفه منتقل می‌کند. این رابط برای MCUهایی با توان پردازشی بالاتر توصیه می‌شود.

🔗 Reference: Official Datasheet – ICM-20948


15. چگونه Drift ژیروسکوپ ICM-20948 را کاهش دهیم؟

برای کاهش Drift در ICM-20948، ابتدا Offset Calibration در حالت Static انجام می‌شود. سپس از الگوریتم‌های Sensor Fusion و Temperature Compensation استفاده می‌کنیم. استفاده از DMP داخلی نیز می‌تواند Bias و Drift را در طول زمان کاهش دهد.

🔗 Reference: Official Application Note – ICM-20948


16. بهترین روش کالیبراسیون Magnetometer ICM-20948 چیست؟

Magnetometer باید با الگوریتم Hard/Soft Iron Calibration کالیبره شود. داده‌ها را می‌توان در محیط‌های مختلف با چرخش کامل در سه محور جمع‌آوری و میانگین‌گیری کرد. این کار باعث افزایش Accuracy و کاهش خطای Orientation می‌شود.

🔗 Reference: Official Application Note – ICM-20948


17. سنسور ICM-20948 در چه دماهایی کار می‌کند؟

ICM-20948 محدوده دمای عملیاتی −40 °C تا +85 °C دارد. عملکرد Accel و Gyro در این بازه پایدار است، اما Drift Bias و Noise ممکن است افزایش یابد. برای کاربردهای حساس، توصیه می‌شود دمای محیط سنسور پایش شده و از الگوریتم Compensation استفاده شود.

🔗 Reference: Official Datasheet – ICM-20948


18. چگونه از ویژگی Low-Power در ICM-20948 استفاده کنیم؟

ICM-20948 قابلیت Low-Power را با کاهش Sample Rate و خاموش کردن بعضی مدول‌ها ارائه می‌دهد. در حالت Low-Power، مصرف جریان می‌تواند به کمتر از 6 µA برسد. این ویژگی برای Wearable Devices و IoT با باتری محدود بسیار مفید است.

🔗 Reference: Official Datasheet – ICM-20948


19. چرا استفاده از DLPF (Digital Low Pass Filter) در ICM-20948 مهم است؟

DLPF نویز بالا در داده‌های Accel و Gyro را کاهش می‌دهد. انتخاب Cutoff مناسب می‌تواند Trade-off بین latency و noise را بهینه کند. برای کاربردهایی مثل کنترل حرکتی دقیق، DLPF باید فعال و با Sample Rate هماهنگ شود.

🔗 Reference: Official Datasheet – ICM-20948


20. چگونه Interruptها در ICM-20948 تنظیم می‌شوند؟

ICM-20948 دارای چندین Interrupt است: Data Ready, FIFO Overflow و Motion Detection. با تنظیم رجیسترهای INT_ENABLE و INT_PIN_CFG می‌توان خروجی را روی پین GPIO MCU مشاهده کرد. این ویژگی باعث کاهش نیاز MCU به Polling مداوم می‌شود.

🔗 Reference: Official Datasheet – ICM-20948


21. روش راه‌اندازی ICM-20948 در STM32 چگونه است؟

برای STM32 می‌توان ICM-20948 را با HAL Library راه‌اندازی کرد. پایه‌های I²C یا SPI متصل می‌شوند و توابع HAL_I2C_Mem_Read/Write برای خواندن رجیسترها استفاده می‌شوند. تنظیمات اولیه شامل Sample Rate، DLPF و Full-Scale Range است.

🔗 Reference: GEBRABIT – ICM20948


22. چگونه داده‌های FIFO سنسور ICM-20948 خوانده می‌شوند؟

داده‌های FIFO را می‌توان به صورت Block یا Stream خواند. با استفاده از رجیستر FIFO_COUNT و FIFO_R_W، MCU می‌تواند داده‌های Accel, Gyro و Mag را هم‌زمان بخواند. این روش باعث کاهش Load پردازنده و افزایش Real-Time Performance می‌شود.

🔗 Reference: Official Datasheet – ICM-20948


23. ICM-20948 برای چه کاربردهایی مناسب است؟

ICM-20948 برای UAV, Robotics, Wearables, Motion Tracking و Navigation کاربرد دارد. با ترکیب DMP داخلی و Sensor Fusion می‌توان Orientation دقیق، Velocity و Position را محاسبه کرد. سنسور در کاربردهای Low-Power و Real-Time هم بهینه شده است.

🔗 Reference: Official Application Note – ICM-20948


24. چگونه می‌توان خطای Hard Iron در ICM-20948 اصلاح کرد؟

خطای Hard Iron ناشی از میدان‌های مغناطیسی ثابت در محیط PCB است. برای اصلاح آن، داده‌های Magnetometer باید با الگوریتم Offset Correction تنظیم شوند. این کار Accuracy Orientation را افزایش می‌دهد و Drift را کاهش می‌دهد.

🔗 Reference: Official Application Note – ICM-20948


25. نحوه انتخاب بازه Gyro و Accel در ICM-20948 چیست؟

برای انتخاب بازه، ابتدا دامنه حرکات مورد انتظار سیستم را بررسی می‌کنیم. بازه کوچک‌تر باعث افزایش Resolution و کاهش نویز می‌شود، اما Saturation در حرکات شدید رخ می‌دهد. برای UAV معمولاً ±2000 °/s برای Gyro و ±16g برای Accel انتخاب می‌شود.

🔗 Reference: Official Datasheet – ICM-20948


26. آیا ICM-20948 از Motion Detection پشتیبانی می‌کند؟

بله، سنسور ICM-20948 دارای Motion Detection Engine است که می‌تواند حرکات سریع یا ضربه را تشخیص دهد. با تنظیم Threshold و Duration در رجیسترهای مربوطه، MCU می‌تواند Interrupt مربوطه را دریافت کند.

🔗 Reference: Official Datasheet – ICM-20948


27. چه نکاتی برای طراحی PCB با ICM-20948 مهم است؟

برای طراحی PCB با ICM-20948 توصیه می‌شود: زمین (GND) به شکل Plane کامل باشد، مسیرهای I²C کوتاه باشند، خازن بای‌پس نزدیک VDD قرار گیرد و سنسور از منابع نویز دور باشد. این اقدامات Accuracy و Stability سنسور را افزایش می‌دهند.

🔗 Reference: Official Evaluation Board Manual – ICM-20948


28. تفاوت ICM-20948 با ICM-20602 چیست؟

ICM-20948 یک سنسور 9 محور است، در حالی که ICM-20602 فقط 6 محور دارد. ICM-20948 دارای Magnetometer داخلی، DMP بهتر و مصرف پایین‌تر در حالت Low-Power است. بنابراین برای کاربردهای Navigation و Orientation دقیق مناسب‌تر است.

🔗 Reference: Official Datasheet – ICM-20948


29. چگونه می‌توان Orientation را با ICM-20948 محاسبه کرد؟

Orientation را می‌توان با ترکیب داده‌های Accel, Gyro و Mag محاسبه کرد. الگوریتم‌های Sensor Fusion مثل Madgwick یا Mahony دقت بالایی ارائه می‌دهند. DMP داخلی سنسور نیز می‌تواند Quaternion و Euler Angles را مستقیم تولید کند.

🔗 Reference: Official Application Note – ICM-20948


30. مصرف جریان ICM-20948 در حالت Sleep چقدر است؟

در حالت Sleep، مصرف جریان ICM-20948 به کمتر از 10 µA کاهش می‌یابد. این حالت برای دستگاه‌های باتری‌خور و IoT مناسب است. Wake-up با Interrupt یا رجیسترهای Control انجام می‌شود و حالت Low-Power و Sleep می‌تواند ترکیبی استفاده شود.

🔗 Reference: Official Datasheet – ICM-20948


31. سنسور ICM-20948 چگونه می‌تواند برای Dead Reckoning استفاده شود؟

با ترکیب داده‌های Accel و Gyro و استفاده از الگوریتم‌های Sensor Fusion، می‌توان مسیر حرکت را تقریبی محاسبه کرد. Accuracy به کالیبراسیون، Drift و Sample Rate سنسور بستگی دارد. Magnetometer برای اصلاح Heading و کاهش خطای زاویه‌ای استفاده می‌شود.

🔗 Reference: Official Datasheet – ICM-20948


32. آیا می‌توان ICM-20948 را در محیط‌های پر نویز الکتریکی استفاده کرد؟

بله، اما برای کاهش اثر نویز توصیه می‌شود خطوط I²C/SPI کوتاه باشد، خازن‌های Bypass استفاده شود و سنسور از منابع نویز دور باشد. در محیط‌های شدید، استفاده از Shield یا Ground Plane کامل PCB ضروری است.

🔗 Reference: Official Evaluation Board Manual – ICM-20948


33. چه الگوریتم‌هایی برای Fusion داده‌های ICM-20948 مناسب هستند؟

الگوریتم‌های Madgwick, Mahony و DMP داخلی ICM-20948 مناسب Fusion داده‌ها هستند. این الگوریتم‌ها Orientation و Quaternion دقیق تولید می‌کنند و نویز Gyro و Accel را کاهش می‌دهند.

🔗 Reference: Official Application Note – ICM-20948


34. محدودیت‌های Sample Rate در ICM-20948 چیست؟

حداکثر Sample Rate برای Gyro/Accel 1125 Hz است. بالاتر از این، سنسور وارد حالت Over-sampling شده و Accuracy کاهش می‌یابد. برای Magnetometer نرخ داده حدود 100 Hz است که با FIFO و DMP داخلی می‌توان داده‌ها را هماهنگ کرد.

🔗 Reference: Official Datasheet – ICM-20948


35. سنسور ICM-20948 چه امکانات نرم‌افزاری برای پردازش داده دارد؟

ICM-20948 دارای DMP (Digital Motion Processor) داخلی است که محاسبات Sensor Fusion و Quaternions را انجام می‌دهد. همچنین می‌توان از کتابخانه‌های eMD برای MCUهای Arduino و STM32 استفاده کرد که Initialization، Calibration و Data Reading را ساده می‌کنند.

🔗 Reference: Official Software Guide – ICM-20948


36. سنسورهای مشابه و معروف با سنسور ICM-20948 کدامند و چه تفاوت‌هایی با آن دارند؟

پارامتر کلیدی ICM-20948 (سنسور اصلی) MPU-9250 BNO055 BNO085 / BNO086 LSM9DS1
شرکت سازنده TDK InvenSense InvenSense Bosch Bosch / Hillcrest STMicroelectronics
محورها ۹ محوره (شتاب، ژیرو، مغناطیس) ۹ محوره (شتاب، ژیرو، مغناطیس) ۹ محوره (شتاب، ژیرو، مغناطیس) ۹ محوره (شتاب، ژیرو، مغناطیس) ۹ محوره (شتاب، ژیرو، مغناطیس)
ویژگی اصلی نویز بسیار کم، مصرف پایین، دارای DMP¹ نسل قبلی ICM-20948، بسیار رایج اما قدیمی پردازشگر داخلی برای ترکیب داده‌ها (Sensor Fusion) پردازشگر بسیار پیشرفته برای ترکیب داده‌ها جایگزین اقتصادی و محبوب از شرکت ST
خروجی اصلی داده‌های خام سنسورها + خروجی DMP داده‌های خام سنسورها + خروجی DMP زوایای اویلر و کواترنیون (جهت‌گیری مطلق) کواترنیون بسیار پایدار و دقیق داده‌های خام سنسورها
نویز ژیروسکوپ بسیار کم (8 mdps/√Hz) کم (10 mdps/√Hz) (مقایسه مستقیم ندارد) (مقایسه مستقیم ندارد) متوسط (30 mdps/√Hz)
مصرف برق (فعال) بسیار کم (حدود 3mA) کم (حدود 3.2mA) زیاد (حدود 12mA) متوسط (بسته به حالت) متوسط (حدود 4.5mA)
رابط ارتباطی I2C / SPI I2C / SPI I2C / UART I2C / SPI / UART I2C / SPI

DMP (Digital Motion Processor): یک پردازنده کمکی داخلی برای انجام محاسبات حرکتی اولیه و کاهش بار پردازشی از روی میکروکنترلر اصلی است.

تحلیل و جمع‌بندی

  • ICM-20948 (انتخاب شما): اگر به داده‌های خام با کمترین نویز و مصرف انرژی نیاز دارید و می‌خواهید الگوریتم‌های ترکیب داده (Sensor Fusion) را خودتان روی میکروکنترلر اصلی پیاده‌سازی کنید، این سنسور یکی از بهترین گزینه‌ها در بازار است.
  • MPU-9250: این سنسور پدر ICM-20948 محسوب می‌شود و سال‌ها سنسور استاندارد بازار بود. امروزه برای طراحی‌های جدید توصیه نمی‌شود، اما به دلیل محبوبیت فوق‌العاده، منابع آموزشی بسیار زیادی برای آن وجود دارد.
  • BNO055: اگر سهولت راه‌اندازی اولویت اصلی شماست و نمی‌خواهید درگیر الگوریتم‌های پیچیده شوید، این سنسور بهترین انتخاب است. BNO055 به طور مستقیم خروجی جهت‌گیری مطلق (Absolute Orientation) می‌دهد، اما این سهولت به قیمت مصرف برق بالاتر و کنترل کمتر روی داده‌های خام تمام می‌شود.
  • BNO085/BNO086: این سنسور نسخه بسیار پیشرفته‌تر BNO055 است و از الگوریتم‌های قدرتمند شرکت Hillcrest Labs برای تولید خروجی جهت‌گیری بسیار پایدار و دقیق (مناسب برای رباتیک و VR/AR) استفاده می‌کند. این سنسور استاندارد طلایی برای کاربردهایی است که به پایداری خروجی نیاز دارند.
  • LSM9DS1: یک رقیب بسیار محکم از شرکت ST که به طور گسترده توسط شرکت‌هایی مانند SparkFun و Adafruit استفاده می‌شود. اگرچه نویز آن کمی بیشتر از سری InvenSense است، اما یک گزینه قابل اعتماد و معمولاً اقتصادی‌تر محسوب می‌شود.

🔗 Reference: Official Datasheet – ICM-20948

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