1）实验平台：正点原子DNK210开发板
2）购买链接：https://detail.tmall.com/item.htm?id=782801398750
3）全套实验源码+手册+视频下载地址：http://openedv.com/thread-348335-1-1.html
4）正点原子官方B站：https://space.bilibili.com/394620890
5）正点原子手把手教你学DNK210快速入门视频教程：https://www.bilibili.com/video/BV1kD421G7fu
6）正点原子FPGA交流群：132780729
第十七章 六轴传感器——原始数据读取实验
本章将介绍板载六轴传感器的使用，Kendryte K210官方SDK提供了IIC接口的API函数能很方便地帮助我们驱动板载的六轴传感器。通过本章的学习，读者将学习到板载六轴传感器的基本使用。
本章分为如下几个小节：
17.1 SH3001驱动介绍及使用方法
17.2 硬件设计
17.3 程序设计
17.4 运行验证
17.1 SH3001驱动介绍及使用方法
SH3001是正点原子DNK210板载的六轴传感器芯片，是一款六轴IMU（Internal measurement unit，惯性从测量单元）。SH3001内部集成有三轴加速度计和三轴陀螺仪（角速度计），相较于多组件方案，免除了组合加速度计和陀螺仪时可能遇到的轴间差问题，并减小了体积和功耗。
本章将介绍Kendryte K210使用IIC接口驱动开发板板载的SH3001六轴传感器。
17.1.1 IIC介绍
IIC（Inter-Integrated Circuit）总线是一种由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器以及其外围设备。它是由数据线SDA和时钟线SCL构成的串行总线，可发送和接收数据，在CPU与被控IC之间、IC与IC之间进行双向传送。
IIC总线有如下特点：
①总线由数据线SDA和时钟线SCL构成的串行总线，数据线用来传输数据，时钟线用来同步数据收发。
②总线上每一个器件都有一个唯一的地址识别，所以我们只需要知道器件的地址，根据时序就可以实现微控制器与器件之间的通信。
③数据线SDA和时钟线SCL都是双向线路，都通过一个电流源或上拉电阻连接到正的电压，所以当总线空闲的时候，这两条线路都是高电平。
④总线上数据的传输速率在标准模式下可达100kbit/s，在快速模式下可达400kbit/s，在高速模式下可达3.4Mbit/s。
⑤总线支持设备连接。在使用IIC通信总线时，可以有多个具备IIC通信能力的设备挂载在上面，同时支持多个主机和多个从机，连接到总线的接口数量只由总线电容400pF的限制决定。IIC总线挂载多个器件的示意图，如下图所示。
图17.1.1.1 IIC总线挂载多个器件
下面来学习IIC总线协议，IIC总线时序图如下所示：
图17.1.1.2 IIC总线时序图
为了便于大家更好的了解IIC协议，我们从起始信号、停止信号、应答信号、数据有效性、数据传输以及空闲状态等6个方面讲解，大家需要对应图14.1.1.2的标号来理解。
① 起始信号
当SCL为高电平期间，SDA由高到低的跳变。起始信号是一种电平跳变时序信号，而不是一个电平信号。该信号由主机发出，在起始信号产生后，总线就处于被占用状态，准备数据传输。
② 停止信号
当SCL为高电平期间，SDA由低到高的跳变。停止信号也是一种电平跳变时序信号，而不是一个电平信号。该信号由主机发出，在停止信号发出后，总线就处于空闲状态。
③ 应答信号
发送器每发送一个字节，就在时钟脉冲9期间释放数据线，由接收器反馈一个应答信号。 应答信号为低电平时，规定为有效应答位（ACK简称应答位），表示接收器已经成功地接收了该字节；应答信号为高电平时，规定为非应答位（NACK），一般表示接收器接收该字节没有成功。
观察上图标号③就可以发现，有效应答的要求是从机在第9个时钟脉冲之前的低电平期间将SDA线拉低，并且确保在该时钟的高电平期间为稳定的低电平。如果接收器是主机，则在它收到最后一个字节后，发送一个NACK信号，以通知被控发送器结束数据发送，并释放SDA线，以便主机接收器发送一个停止信号。
④ 数据有效性
IIC总线进行数据传送时，时钟信号为高电平期间，数据线上的数据必须保持稳定，只有在时钟线上的信号为低电平期间，数据线上的高电平或低电平状态才允许变化。数据在SCL的上升沿到来之前就需准备好。并在下降沿到来之前必须稳定。
⑤ 数据传输
在I2C总线上传送的每一位数据都有一个时钟脉冲相对应（或同步控制），即在SCL串行时钟的配合下，在SDA上逐位地串行传送每一位数据。数据位的传输是边沿触发。
⑥ 空闲状态
IIC总线的SDA和SCL两条信号线同时处于高电平时，规定为总线的空闲状态。此时各个器件的输出级场效应管均处在截止状态，即释放总线，由两条信号线各自的上拉电阻把电平拉高。
了解前面的知识后，下面介绍一下IIC的基本的读写通讯过程，包括主机写数据到从机即写操作，主机到从机读取数据即读操作。下面先看一下写操作通讯过程图，如下图所示。
图17.1.1.3 写操作通讯过程图
主机首先在IIC总线上发送起始信号，那么这时总线上的从机都会等待接收由主机发出的数据。主机接着发送从机地址+0（写操作）组成的8bit数据，所有从机接收到该8bit数据后，自行检验是否是自己的设备的地址，假如是自己的设备地址，那么从机就会发出应答信号。主机在总线上接收到有应答信号后，才能继续向从机发送数据。注意：IIC总线上传送的数据信号是广义的，既包括地址信号，又包括真正的数据信号。
接着讲解一下IIC总线的读操作过程，先看一下读操作通讯过程图，如下图所示。
图17.1.1.4 读操作通讯过程图
主机向从机读取数据的操作，一开始的操作与写操作有点相似，观察两个图也可以发现，都是由主机发出起始信号，接着发送从机地址+1（读操作）组成的8bit数据，从机接收到数据验证是否是自身的地址。那么在验证是自己的设备地址后，从机就会发出应答信号，并向主机返回8bit数据，发送完之后从机就会等待主机的应答信号。假如主机一直返回应答信号，那么从机可以一直发送数据，也就是图中的（n byte + 应答信号）情况，直到主机发出非应答信号，从机才会停止发送数据。
Kendryte K210有3个I²C总线接口，根据用户的配置，总线接口可以用作I²C MASTER 或SLAVE模式。I²C接口支持：
1. 标准模式（0到100Kb/s）
2. 快速模式（<= 400Kb/s）
3. 7-位/10-位寻址模式
4. 批量传输模式
5. 中断或轮询模式操作
Kendryte K210官方SDK提供了多个操作IIC接口的API函数，这里我们只讲述本实验用到的函数，这些函数介绍如下：
1，i2c_init函数
该函数主要用于IIC的配置初始化，该函数原型及参数描述如下代码所示：
- void i2c_init(i2c_device_number_t i2c_num, uint32_t slave_address, uint32_t address_width,
- uint32_t i2c_clk);
- /* IIC设备号配置参数 */
- typedef enum _i2c_device_number
- {
- I2C_DEVICE_0,
- I2C_DEVICE_1,
- I2C_DEVICE_2,
- I2C_DEVICE_MAX,
- } i2c_device_number_t;
下面介绍IIC发送数据的API函数。
2，i2c_send_data函数
该函数用于发送数据，如下代码所示：
- int i2c_send_data(i2c_device_number_t i2c_num, const uint8_t *send_buf, size_t send_buf_len);
3，i2c_recv_data函数
该函数用于接收数据，如下代码所示：
- int i2c_recv_data(i2c_device_number_t i2c_num, const uint8_t *send_buf, size_t send_buf_len, uint8_t *receive_buf,size_t receive_buf_len);
17.1.2 SH3001介绍
SH3001内部集成有三轴加速度计和三轴陀螺仪，输出都是16位的数字量，可通过I2C接口与之进行数据交互。加速度计的测量范围最大可配置为±16g（g为重力加速度），静态测量精度高。陀螺仪的角速度测量范围最大可配置为±2000（dps），具有良好的动态相应特性。
SH3001的特点如下：
1. 加速度计量程（g）：±2、±4、±8、±16
2. 加速度计灵敏度（LSB/g）：16384、8192、4096、2048
3. 陀螺仪量程（dps）：±125、±250、±500、±1000、±2000
4. 陀螺仪灵敏度（LSB、dps）：262、131、65.5、32.8、16.4
5. 封装：LGA14，2.5*3.0*0.9mm3
SH3001传感器的检测轴，如下图所示：
图17.1.2.1 SH3001检测轴方向
更多有关SH3001的芯片特性以及内部寄存器描述，请参考SH3001的数据手册——《SH3001.pdf》，读者可在A盘硬件资料芯片资料下找到这份文档。
为了方便大家使用正点原子DNK210开发板板载的SH3001六轴传感器，正点原子团队为SH3001编写了一份驱动代码，我们会在17.3小节介绍。
SH3001的内部框图如图所示：
图17.1.2.2 SH3001框图
其中，SCL和SDA可以连接MCU的IIC接口，MCU通过这个IIC接口来控制SH3001，另外还有一个IIC接口：MSCK和MSDA，这个接口可用来连接外部从设备，比如气压传感器。VDDIO是IO口电压，该引脚最低可以到1.8V我们一般直接接VDD即可。SDO是从IIC接口（接MCU）的地址控制引脚，该引脚控制IIC地址的最低位。如果接GND，则SH3001的IIC地址是：0X36，如果接VDD，则是0X37，注意：这里的地址是不包含数据传输的最低位的（最低位用来表示读写）！！
下面简单介绍一下本实验用到的SH3001比较重要的寄存器。
陀螺仪配置寄存器（GYRO_CONFIG）
陀螺仪配置寄存器有6个，寄存器地址分别是0x28、0x29、0x2B、0x8F、0x9F、0xAF，用来配置陀螺仪量程等参数，描述如下图所示；
图17.1.2.3 GYRO_CONFIG_0寄存器
图17.1.2.4 GYRO_CONFIG_1寄存器
图17.1.2.5 GYRO_CONFIG_2寄存器
图17.1.2.6 GYRO_CONFIG_3寄存器
图17.1.2.7 GYRO_CONFIG_4寄存器
图17.1.2.8 GYRO_CONFIG_5寄存器
其中，我们介绍一些比较重要的配置，GYRO_CONFIG_1的[3:0]位用于配置陀螺仪的输出数据频率：0000：1000Hz；0001：500Hz；0010:250Hz；0011:125Hz；0100:63Hz；0101:31Hz；1000:2kHz；1001:4kHz；1010:8kHz；1011:16kHz；1100：32kHz；我们一般设置为0001，即500Hz。
GYRO_CONFIG_2的bit 4位用于设置是否使能陀螺仪数字低通滤波器（LPF）。一般我们设置为1，即使能LPF。
GYRO_CONFIG_3、GYRO_CONFIG_4和GYRO_CONFIG_5寄存器的[2:0]位分别用于设置陀螺仪X轴、Y轴和Z轴的满量程范围：010:：125dps；011：250dps；100:500dps；101:1000dps；110:2000dps；我们一般设置X轴、Y轴和Z轴为110，即2000dps。
加速度即配置寄存器（ACC_CONFIG）
加速度配置寄存器有4个，寄存器地址分别是：0x22、0x23、0x25、0x26，用来配置加速度计量程等参数，描述如下图所示：
图17.1.2.9 ACC_CONFIG_0寄存器
图17.1.2.10 ACC_CONFIG_1寄存器
图17.1.2.11 ACC_CONFIG_2寄存器
图17.1.2.12 ACC_CONFIG_3寄存器
这里，我们要配置的是，ACC_CONFIG_1的[3:0]位用于设置加速度计的输出数据频率：0000:1000Hz；0001:500Hz；0010:250Hz；0011:125Hz；0100:63Hz；0101:31Hz；0110:16Hz；1000:2000Hz；1001:4000Hz；1010:8000Hz。我们一般设置为0001，即500Hz。
ACC_CONFIG_2的[2:0]位用于设置加速度计的满量程范围：010：±16g；011：±8g；100：±4g；101：±2g；一般我们设置为010，即±16g。
ACC_CONFIG_3的[7:5]位用于设置加速度计低通滤波器的截止频率：000：ODR×0.40；001：ODR×0.25；010：ODR×0.11；011：ODR×0.04；100：ODR×0.02；一般我们设置为001，即低通滤波器的截止频率为ODR×0.25=500Hz×0.25=125Hz。ACC_CONFIG_3的bit 3位用于设置加速度计是否使能低通滤波器，一般我们设置为1，即使能。
17.2 硬件设计
17.2.1 例程功能
1. 初始化SH3001等外设后，在死循环里面不停读取：加速度传感器和陀螺仪等原始数据，通过串口调试助手显示数据，在LCD模块上面显示温度、六轴原始数据等信息。
17.2.2 硬件资源
1. SH3001
IIC_SCL - IO22
IIC_SDA - IO23
17.2.3 原理图
本章实验内容，需要使用到板载的SH3001芯片，正点原子DNK210开发板上的SH3001芯片连接原理图，如下图所示：
图17.2.3.1 SH3001连接原理图
17.3 程序设计
17.3.1 IIC驱动
为了方便使用IIC进行数据收发，我们重新构建了IIC相关驱动函数存放于iic.c和iic.h文件（区别IIC的库文件i2c.c和i2c.h），
- #define ADDRESS_WIDTH 7
- #define I2C_CLK_SPEED 400000
- /**
- * @brief 向寄存器reg写入数据
- * @param addr : 从机地址
- * @param reg : 寄存器命令
- * @param length : 数据长度
- * @param data_buf: 要写入的数据
- * @retval 返回值 : 0，成功
- * 1，失败
- */
- uint16_t i2c_hd_write(uint8_t addr, uint8_t reg, uint16_t length, uint8_t *data_buf)
- {
- uint16_t error = 1;
- uint8_t data[length + 1];
- if (_current_addr != addr)
- {
- i2c_hardware_init(addr);
- }
-
- data[0] = reg;
- for (size_t i = 0; i < length; i++)
- {
- data[i+1] = *data_buf;
- data_buf++;
- }
- error = i2c_send_data(I2C_DEVICE_0, data, length + 1);
- return error;
- }
- /**
- * @brief 从寄存器reg读取数据
- * @param addr : 从机地址
- * @param reg : 寄存器命令
- * @param length : 数据长度
- * @param data_buf: 要读取的数据
- * @retval 返回值 : 0，成功
- * 1，失败
- */
- uint16_t i2c_hd_read(uint8_t addr, uint8_t reg, uint16_t length, uint8_t *data_buf)
- {
- if (_current_addr != addr)
- {
- i2c_hardware_init(addr);
- }
- uint16_t error = 1;
-
- error = i2c_recv_data(I2C_DEVICE_0, ®, 1, data_buf, length);
- return error;
- }
17.3.2 SH3001驱动
这里我们只讲解核心代码，详细的源码请大家参考光盘本实验对应源码。SH3001驱动源码包括两个文件：sh3001.c和- sh3001.h。
- /*****************************HARDWARE-PIN*********************************/
- /* 硬件IO口，与原理图对应 */
- #define PIN_IMU_SCL (22)
- #define PIN_IMU_SDA (23)
- #define PIN_IMU_INT (20)
- /*****************************SOICMWARE-GPIO********************************/
- /* 软件GPIO口，与程序对应 */
- #define IMU_INT_GPIONUM (0)
- /*****************************FUNC-GPIO************************************/
- /* GPIO口的功能，绑定到硬件IO口 */
- #define FUNC_IMU_INT (FUNC_GPIOHS0 + IMU_INT_GPIONUM)
- #define FUNC_ICM_SCL (FUNC_I2C0_SCLK)
- #define FUNC_ICM_SDA (FUNC_I2C0_SDA)
- #define SH3001_ACC_XL (0x00)
- #define SH3001_ACC_XH (0x01)
- #define SH3001_ACC_YL (0x02)
- #define SH3001_ACC_YH (0x03)
- #define SH3001_ACC_ZL (0x04)
- #define SH3001_ACC_ZH (0x05)
- …/* 此处省略部分代码 */
- #define SH3001_GYRO_CONF3 (0x8F)
- #define SH3001_GYRO_CONF4 (0x9F)
- #define SH3001_GYRO_CONF5 (0xAF)
- #define SH3001_CHIP_ID1 (0xDF)
- /**
- * @brief 从SH3001读取N字节数据
- * @note SH3001的命令发送,也是用该函数实现(不带参数的命令, 也会有一个状态寄存器需要读取)
- * @param devaddr : 寄存器地址
- * @param regaddr : 寄存器命令
- * @param length : 读取长度
- * @param readbuf : 数据存储buf
- * @retval 0, 操作成功
- * 其他, 操作失败
- */
- unsigned char sh3001_read_nbytes(uint8_t devaddr, uint8_t regaddr, uint16_t length, uint8_t *readbuf)
- {
- i2c_hd_read(devaddr, regaddr, length, readbuf);
- return (SH3001_TRUE);
- }
接下来看一下sh3001_write_nbytes函数，实现从SH3001芯片指定地址写入数据，其定义如下：
- /**
- * @brief SH3001写入N字节数据
- * @param devaddr : 寄存器地址
- * @param regaddr : 寄存器命令
- * @param length : 写入长度
- * @param writebuf : 数据存储buf
- * @retval 0, 操作成功
- * 其他, 操作失败
- */
- unsigned char sh3001_write_nbytes(uint8_t devaddr, uint8_t regaddr, uint16_t length, uint8_t *writebuf)
- {
- i2c_hd_write(devaddr, regaddr, length, writebuf);
- return (SH3001_TRUE);
- }
最后，我们介绍一下读取数据函数，代码如下：
- /**
- * @brief 读温度值
- * @param 无
- * @retval 温度值,单位为℃(float类型)
- */
- float sh3001_get_tempdata(void)
- {
- unsigned char regdata[2] = {0};
- unsigned short int tempref[2] = {0};
- sh3001_read_nbytes(SH3001_ADDRESS, SH3001_TEMP_CONF0, 2, ®data[0]);
- tempref[0] = ((unsigned short int)(regdata[0] & 0x0F) << 8) | regdata[1];
- sh3001_read_nbytes(SH3001_ADDRESS, SH3001_TEMP_ZL, 2, ®data[0]);
- tempref[1] = ((unsigned short int)(regdata[1] & 0x0F) << 8) | regdata[0];
- return ( (((float)(tempref[1] - tempref[0])) / 16.0f) + 25.0f );
- }
- /**
- * @brief 读取补偿后SH3001陀螺仪和加速度的数据(推荐使用)
- * @param accdata[3] : acc X,Y,Z;
- * @param gyrodata[3] : gyro X,Y,Z;
- * @retval 无
- */
- void sh3001_get_imu_compdata(short accdata[3], short gyrodata[3])
- {
- unsigned char regdata[15] = {0};
- unsigned char paramp;
- int acctemp[3], gyrotemp[3];
- sh3001_read_nbytes(SH3001_ADDRESS, SH3001_ACC_XL, 15, regdata);
- accdata[0] = ((short)regdata[1] << 8) | regdata[0];
- accdata[1] = ((short)regdata[3] << 8) | regdata[2];
- accdata[2] = ((short)regdata[5] << 8) | regdata[4];
- gyrodata[0] = ((short)regdata[7] << 8) | regdata[6];
- gyrodata[1] = ((short)regdata[9] << 8) | regdata[8];
- gyrodata[2] = ((short)regdata[11] << 8) | regdata[10];
- paramp = regdata[14] & 0x1F;
-
- acctemp[0] = (int)( accdata[0] + \
- accdata[1] * ((float)g_compcoef.cXY / 1024.0f) + \
- accdata[2] * ((float)g_compcoef.cXZ / 1024.0f) );
- acctemp[1] = (int)( accdata[0] * ((float)g_compcoef.cYX / 1024.0f) + \
- accdata[1] + \
- accdata[2] * ((float)g_compcoef.cYZ / 1024.0f) );
- acctemp[2] = (int)( accdata[0] * ((float)g_compcoef.cZX / 1024.0f) + \
- accdata[1] * ((float)g_compcoef.cZY / 1024.0f) + \
- accdata[2] );
- if (acctemp[0] > 32767)
- {
- acctemp[0] = 32767;
- }
- else if (acctemp[0] < -32768)
- {
- acctemp[0] = -32768;
- }
- if (acctemp[1] > 32767)
- {
- acctemp[1] = 32767;
- }
- else if (acctemp[1] < -32768)
- {
- acctemp[1] = -32768;
- }
- if (acctemp[2] > 32767)
- {
- acctemp[2] = 32767;
- }
- else if (acctemp[2] < -32768)
- {
- acctemp[2] = -32768;
- }
- accdata[0] = (short)acctemp[0];
- accdata[1] = (short)acctemp[1];
- accdata[2] = (short)acctemp[2];
- gyrotemp[0] = gyrodata[0] - (paramp - g_compcoef.paramP0) * g_compcoef.jX * g_compcoef.xMulti;
- gyrotemp[1] = gyrodata[1] - (paramp - g_compcoef.paramP0) * g_compcoef.jY * g_compcoef.yMulti;
- gyrotemp[2] = gyrodata[2] - (paramp - g_compcoef.paramP0) * g_compcoef.jZ * g_compcoef.zMulti;
- if (gyrotemp[0] > 32767)
- {
- gyrotemp[0] = 32767;
- }
- else if (gyrotemp[0] < -32768)
- {
- gyrotemp[0] = -32768;
- }
- if (gyrotemp[1] > 32767)
- {
- gyrotemp[1] = 32767;
- }
- else if (gyrotemp[1] < -32768)
- {
- gyrotemp[1] = -32768;
- }
- if (gyrotemp[2] > 32767)
- {
- gyrotemp[2] = 32767;
- }
- else if (gyrotemp[2] < -32768)
- {
- gyrotemp[2] = -32768;
- }
- gyrodata[0] = (short)gyrotemp[0];
- gyrodata[1] = (short)gyrotemp[1];
- gyrodata[2] = (short)gyrotemp[2];
- //printf("%d %d %d %d %d %d\r\n", accdata[0], accdata[1], accdata[2], gyrodata[0], gyrodata[1], gyrodata[2]);
- }
sh3001_getimucompdata函数：调用sh3001_read_nbytes读数据，读取加速度计和陀螺仪的x，y，z轴原始数据。
下面看一下SH3001的初始化函数，其定义如下：
- /**
- * @brief 初始化SH3001接口
- * @param 无
- * @retval SH3001_TRUE, 成功
- * SH3001_FALSE, 异常
- */
- unsigned char sh3001_init(void)
- {
- unsigned char i = 0;
- unsigned char regdata = 0;
- sh3001_hardware_init(); /* 绑定IIC功能引脚 */
- i2c_hardware_init(SH3001_ADDRESS); /* 初始化IIC */
- msleep(10);
-
- /* 读取CHIP ID */
- do
- {
- sh3001_read_nbytes(SH3001_ADDRESS, SH3001_CHIP_ID, 1, ®data);
- }while ((regdata != 0x61) && (i++ < 3));
- if ((regdata != 0x61))
- {
- printf("SH3001 CHIP ID:0X%X\r\n", regdata); /* 打印错误的ID */
- return SH3001_FALSE;
- }
- sh3001_module_reset(); /* 重置内部模块 */
-
- /* ACC配置: 500Hz, 16G, cut off Freq(BW)=500*0.25Hz=125Hz, enable filter; */
- sh3001_acc_config(SH3001_ODR_500HZ,
- SH3001_ACC_RANGE_16G,
- SH3001_ACC_ODRX025,
- SH3001_ACC_FILTER_EN);
- /* GYRO配置: 500Hz, X\Y\Z 2000deg/s, cut off Freq(BW)=181Hz, enable filter; */
- sh3001_gyro_config( SH3001_ODR_500HZ,
- SH3001_GYRO_RANGE_2000,
- SH3001_GYRO_RANGE_2000,
- SH3001_GYRO_RANGE_2000,
- SH3001_GYRO_ODRX00,
- SH3001_GYRO_FILTER_EN);
-
- /* 温度配置: 输出速率63Hz, 使能温度测量 */
- sh3001_temp_config(SH3001_TEMP_ODR_63, SH3001_TEMP_EN);
- /* SH3001进入正常工作模式 */
- sh3001_switch_powermode(SH3001_NORMAL_MODE);
- /* 读取补偿系数 */
- sh3001_comp_init(&g_compcoef);
- return SH3001_TRUE;
- }
17.3.3 图片处理代码
上一章我们讲解了LCD显示字符串的实验，细心的小伙伴们可以发现LCD上显示一个一个字符的速度非常慢，因为我们在显示字符串过程中需要一个一个点的定位和LCD内存的读写，两个设备的频繁通讯非常耗时，所以我们K210采用以图片的形式显示各种信息，我们创建一个RGB565图片缓存区，要显示什么内容直接对缓存区的数据操作即可，最后一次写入到LCD显示的GRAM中。
正点原子团队编写了一份图片处理代码用于RGB565和RGB888的图片处理，源码存放在image_process.c和image_process.h文件，内容较多，我们将函数的功能以表格的形式简单介绍下。读者如果对图片处理过程感兴趣，可自行查看源码学习。
函数名及功能如下表所示：
表17.3.3.1 图片处理函数功能表
17.3.4 main.c代码
main.c中的代码如下所示：
- #include "sleep.h"
- #include "sysctl.h"
- #include "image_process.h"
- #define LCD_SPI_CLK_RATE 15000000
- #include "./BSP/SH3001/sh3001.h"
- #include "./BSP/IIC/iic.h"
- #include "./BSP/LCD/lcd.h"
- #include "./BSP/LCD/lcdfont.h"
- static uint16_t lcd_gram[320 * 240] __attribute__((aligned(32))); /* 定义一个LCD显示缓存区 */
- /**
- * @brief 显示数据
- * @note 以图片显示的方式更快
- * @param x, y : 坐标
- * @param title: 标题
- * @param data: 角度
- * @retval 无
- */
- void user_show_data(uint16_t x, uint16_t y, char * title, short data)
- {
- char buf[15];
- sprintf(buf,"%s%d", title, data); /* 格式化输出 */
- draw_fill_rectangle_image(lcd_gram, 320, x, y, x + 120, y + 16, WHITE);
- /* 清除上次缓存数据 */
- draw_string_rgb565_image(lcd_gram, 320, 240, x, y, buf, BLUE);
- /* 将字符串写入LCD缓存区 */
- // lcd_draw_fill_rectangle(x, y, x + 120, y + 16, WHITE); /* 清除上次数据(最多显示15个字符,15*8=120) */
- // lcd_draw_string(x, y, buf, BLUE); /* 显示字符串 */
- }
- int main(void)
- {
- uint8_t t = 0;
- float temperature; /* 温度值 */
- short acc_data[3]; /* 加速度传感器原始数据 */
- short gyro_data[3]; /* 陀螺仪原始数据 */
- sysctl_pll_set_freq(SYSCTL_PLL0, 800000000);
- sysctl_pll_set_freq(SYSCTL_PLL1, 400000000);
- sysctl_pll_set_freq(SYSCTL_PLL2, 45158400);
- sysctl_set_power_mode(SYSCTL_POWER_BANK6, SYSCTL_POWER_V18);
- sysctl_set_power_mode(SYSCTL_POWER_BANK7, SYSCTL_POWER_V18);
- sysctl_set_spi0_dvp_data(1);
- lcd_init();
- lcd_set_direction(DIR_YX_LRUD);
- /* 初始化 IMU */
- while (sh3001_init()) /* 检测不到SH3001 */
- {
- msleep(10);
- }
- msleep(500);
- /* 清空LCD缓存区 */
- for (size_t i = 0; i < 320 * 240; i++)
- {
- lcd_gram = 0xFFFF;
- }
-
- while (1)
- {
- t++;
- sh3001_get_imu_compdata(acc_data, gyro_data); /* 读取原始数据 */
- if (t == 20)
- {
- temperature = sh3001_get_tempdata(); /* 读取温度值 */
- printf("\r\ntemp=%.2f\r\n", temperature);
- // lcd_clear(WHITE);
- user_show_data(30, 10, "TEMP :", temperature);
- user_show_data(30, 30, "ACC_X :", acc_data[0]);
- user_show_data(30, 50, "ACC_Y :", acc_data[1]);
- user_show_data(30, 70, "ACC_Z :", acc_data[2]);
- user_show_data(30, 90, "GYRO_X:", gyro_data[0]);
- user_show_data(30, 110, "GYRO_Y:", gyro_data[1]);
- user_show_data(30, 130, "GYRO_Z:", gyro_data[2]);
-
- printf("ACC_X:%d\r\n", acc_data[0]);
- printf("ACC_Y:%d\r\n", acc_data[1]);
- printf("ACC_Y:%d\r\n", acc_data[2]);
- printf("GYRO_X:%d\r\n", gyro_data[0]);
- printf("GYRO_Y:%d\r\n", gyro_data[1]);
- printf("GYRO_Z:%d\r\n", gyro_data[2]);
- lcd_draw_picture(0, 0, 320, 240, (uint16_t *)lcd_gram);
- t = 0;
- }
- }
- }
user_show_data函数用于格式化显示我们需要显示的数据，里面我们也保留了LCD用打点的方式显示图片，大家可以取消注释对比下显示的速度差异。
最后是main函数的内容，我们先定义温度和六轴原始数据的变量，接着是初始化SH3001，SH3001初始化后面有个清空LCD缓存区的操作，因为申请的内存里面数据的初值是不确定的，所以我们需要格式化下。
最后在一个循环中从SH3001读取温度值、加速度值和陀螺仪值并通过LCD显示和打印输出。
17.4 运行验证
将DNK210开发板连接到电脑主机，通过VSCode将固件烧录到开发板中，可以看到“串行终端”窗口中输出了一系列信息，如下图所示：
图17.4.2 LCD显示数据 |
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