IMU模块ADIS16448调试过程及经验总结

        ADIS16448集成了陀螺仪、加速度计、磁力计及气压计为一体的IMU模块，我在这里总结下此模块的使用及调试经验。

        首先说下硬件环境：MCU为TMS320C6722（DSP）；IMU为ADIS16448；数据传输接口为SPI通信，五线连接：SIMO，SOMI，CLK，CS（片选），第五根线为IMU数据准备好引脚。

        ADIS16448模块的使用相对较为简单，手册也只有24页的长度，相对DSP及ublox的手册阅读工作量来说小得多。

一、数据读取方式

        ADIS16448提供了两种方式将数据传输给MCU。方式一为single register read，也就是由MCU向ADIS16448发送获取数据的指令。比如想获取加速度计x轴方向的数据，就发送一条读取加速度计x轴方向的数据地址的指令，这样ADIS16448就会向MCU返回加速度计x轴方向的数据。方式二为Burst Read,指ADIS16448定周期准备好数据，一旦准备好数据就将上面提到的数据准备好引脚置高（也就是产生一个高电位脉冲）从而使MCU产生外部中断，在外部中断中接收ADIS16448发送过来的数据，这些数据包含了陀螺仪、加速度计、磁力计及气压计的数据。

        从上面的简述中可以分析得知，single register read模式读取数据的主动性由MCU掌控，MCU可以在任意时间读取任意传感器的数据，但是只能每次只能读取一个传感器的单方向数据；Burst Read模式读取数据的主动性在于ADIS16448，因为IMU只有将数据准备好，向MCU发送脉冲信号使其产生外部中断，MCU才能接收数据，但是好处是将所有传感器的数据一次全部传送过来。

二、通信设置

        1.对于SPI的设置，ADIS16448做了规定：

        

        这些设置对于ADIS16448来说是不可编程的，所以在编写MCU方的SPI驱动时要注意。

        2.这里有一个注意事项：

        

        注意到Figure 3中有个tSTALL，其叫做Stall Time。这个Stall Time很重要。当用方式一single register read模式读取数据时，Stall Time就是MCU向IMU发送读取控制指令的最小间隔时间。举个例子，我想获取IMU的加速度计x轴和y轴的数据，若用single register read模式读取数据，MCU需要向IMU发送两个读取指令，这个Stall Time就是两条读取指令的最小间隔时间。若不加Stall Time，读出来的数据会有问题。而用Burst Read模式读取数据的话，因为其传感器数据为连续发送，所以不存在Stall Time，手册上也给了相关说明：

        

       3.读取指令手册给了相关说明：

        

        DIN对应的是SIMO引脚，DOUT对应的是SOMI引脚。MCU对于IMU有两个操作：读操作和写操作。通过DIN的的第一位来分辨为读操作还是写操作，0为读操作，1为写操作。当为读操作时，A6-A0为所要读取寄存器的地址，此时DC7-DC0写为0；当为写操作时，A6-A0为所要写入寄存器的地址，此时DC7-DC0为写入寄存器的数据。

        4.还有一点需要注意，因为SPI为全双工同步通信，所以，在接收数据的同时也要发送数据。

        

        上面的时序图表明，所要读取的数据与发送的指令总是错开一个十六位，这是因为SPI为全双工同步通信，而IMU处理数据需要一定时间。也就是，当你发送0x0400时，返回的不是XGYRO_OUT,紧接着之后当发送完0x0600后（此时所要读取的数据为YGYRO_OUT），此时接收的数据为XGYRO_OUT，在写MCU方的程序时，这一点要注意。

三、示例代码

        这里给出用方式一single register read模式读取陀螺仪、加速度计、磁力计及气压计的程序。

       

//Read IMU Data CMD
#define   Read_PROD_ID          0x00005600
#define   Read_XGYRO_OUT_CMD    0x00000400
#define   Read_YGYRO_OUT_CMD    0x00000600
#define   Read_ZGYRO_OUT_CMD    0x00000800
#define   Read_XACCL_OUT_CMD    0x00000A00
#define   Read_YACCL_OUT_CMD    0x00000C00
#define   Read_ZACCL_OUT_CMD    0x00000E00
#define   Read_XMAGN_OUT_CMD    0x00001000
#define   Read_YMAGN_OUT_CMD    0x00001200
#define   Read_ZMAGN_OUT_CMD    0x00001400
#define   Read_ZMAGN_OUT_CMD    0x00001400
#define   Read_BARO_OUT_CMD     0x00001600
#define   Read_TEMP_OUT_CMD     0x00001800
#define   Read_XGYRO_OFF_CMD    0x00001A00
#define   Read_YGYRO_OFF_CMD    0x00001C00
#define   Read_ZGYRO_OFF_CMD    0x00001E00
#define   Read_XACCL_OFF_CMD    0x00002000
#define   Read_YACCL_OFF_CMD    0x00002200
#define   Read_ZACCL_OFF_CMD    0x00002400

Uint8  XMT_OVER_FLAG  =0;//SPI1 Receive Data Flag, XMT_OVER_FLAG=1 when receive a 16-bit data is finished
Uint32 Non_Burst_Read_Data=0;

Int16 XGYRO_OUT=0;
Int16 YGYRO_OUT=0;
Int16 ZGYRO_OUT=0;
Int16 XACCL_OUT=0;
Int16 YACCL_OUT=0;
Int16 ZACCL_OUT=0;
Int16 XMAGN_OUT=0;
Int16 YMAGN_OUT=0;
Int16 ZMAGN_OUT=0;
Uint16 BARO_OUT=0;

float gx=0;
float gy=0;
float gz=0;
float ax=0;
float ay=0;
float az=0;
float mx=0;
float my=0;
float mz=0;

void main (void)
{
    /*********************************************/
    // Relocate interrupt vector table
	CSL_intcSetVectorPtr(vectors);

	interrupt_configuration();

    pll_configuration();
 
    dMAX_configuration();

    spi1_configuration();

    intc_configuration();

    RTI_configuration();
    /*********************************************/

    get_IMU_data();

    while(1)
    {

    }
}


void get_IMU_data(void)
{

	IMU_test(Read_XGYRO_OUT_CMD);
	delay(200);

	//GYROSCOPES OUTPUT
	IMU_test(Read_YGYRO_OUT_CMD);
	delay(200);
	XGYRO_OUT = (Int16)Non_Burst_Read_Data;
	gx = XGYRO_OUT/25 ;


	IMU_test(Read_ZGYRO_OUT_CMD);
	delay(200);
	YGYRO_OUT = (Int16)Non_Burst_Read_Data;
	gy = YGYRO_OUT/25 ;

	IMU_test(Read_XACCL_OUT_CMD);
	delay(200);
	ZGYRO_OUT = (Int16)Non_Burst_Read_Data;
	gz = ZGYRO_OUT/25;

	//ACCELEROMETERS OUTPUT
	IMU_test(Read_YACCL_OUT_CMD);
	delay(200);
	XACCL_OUT = (Int16)Non_Burst_Read_Data;
	ax = XACCL_OUT/1200 ;

	IMU_test(Read_ZACCL_OUT_CMD);
	delay(200);
	YACCL_OUT = (Int16)Non_Burst_Read_Data;
	ay = YACCL_OUT/1200;


    IMU_test(Read_XMAGN_OUT_CMD );
    delay(200);
    ZACCL_OUT = (Int16)Non_Burst_Read_Data;
    printf("\nNon_Burst_Read_Data= %d ",ZACCL_OUT);
    az = ZACCL_OUT/1200;

    //GMAGNETOMETERS OUTPUT
    IMU_test(Read_YMAGN_OUT_CMD);
    delay(200);
    XMAGN_OUT = (Int16)Non_Burst_Read_Data;
    mx = XMAGN_OUT/7;

	IMU_test(Read_ZMAGN_OUT_CMD);
	delay(200);
	YMAGN_OUT = (Int16)Non_Burst_Read_Data;
	my = YMAGN_OUT/7;

	IMU_test(Read_BARO_OUT_CMD);
	delay(200);
	ZMAGN_OUT = (Int16)Non_Burst_Read_Data;
	mz = ZMAGN_OUT/7;

	//BAROMETRIC PRESSURE OUTPUT
	IMU_test(Read_BARO_OUT_CMD);
	delay(200);
	BARO_OUT = (Uint16)Non_Burst_Read_Data;	
}

void IMU_test(Uint32 CMD)
{
	McASP0_ptr[McASPPDCLR] |= 0x00008000;   //Chip Select IMU

	XMT_OVER_FLAG = 0;

	spi1_ptr[SPIDAT0] = CMD;             //Read IMU Data CMD,write data to SPIDAT0 Register

	while(XMT_OVER_FLAG == 0);
}

void delay(Uint32 number)                //delay,Stall Time
{
	int temp_count=0;
	while(temp_count

        main中get_IMU_data()函数之前的函数均为各个外设的驱动函数，不同的MCU，驱动函数自然不同，所以这些函数的内容便没有贴出来。delay(200)函数对应的就是Stall Time。