如何用STM32读取6轴角度传感器JY61的数据？

  1 介绍

  大家从标题中来看呢，大家可能会有些困惑，MPU6050只输出加速度、陀螺仪。没有角度。这个也是我今天想和大家说的。最近我做了一个倾角项目。老板基于成本考虑希望我能用MPU6050去算出来角度。说实话自己没接触这个东西，去搞的时候才知道挺难的，很地方看不懂。然后我去看过了正电原子的MPU6050的解算。但是那个角度的结果和我想要精度有点差别。无意中呢在淘宝上搜到了一个维特智能的JY61模块。这个模块的内置的就是MPU6050模块。这个商家说它的静态角度的精度为0.05度、动态0.1度。这个精度是很符合我的需求。给大家看下这个模块

  
  

  这个模块体积很小巧就15×15×2mm大小。串口通讯用单片机去获取数据很简单，相比起直接去获取MPU6050简单不知道多少倍了。下面和大家说说我是怎么去用STM32F103读取JY61陀螺仪、加速度、角度的数据。
  2 开发准备

  讲程序之前呢，和大家简单的说说一些硬件、软件准备和JY61怎么和STM32F103接线的。
  2.1硬件、软件准备

  硬件：JY61模块、USB-TTL、STM32F103开发板、杜邦线。STM32F103的开发板呢，我用的也是维特智能32开发板做测试用。给大家上个图：

  
  

  软件 ：https://pan.baidu.com/s/1SEWmixu4jtUL2HH_3Hcn2g 提取码：zryo
这个是我的写的一个 示例代码大家有兴趣的可以看下：https://pan.baidu.com/s/1sXnlT89FTTs5tONLiaPihw
  2.2 接线方式

  1、使用USB-TTL将STM32F103C8T6与电脑连接通信
2、JY61与STM32F103C8T6使用杜邦线连接。具体接线如下图所示：
具体接线方式如下：

  

  

  3 程序讲解

  3.1程序思路讲解

  好了到大家最关心的地方了。在这里呢。我先和大家说下。我的整体思路是什么。以一个整体框架给大家做一个说明

  

  

  从上面来看呢，一共就分为主要的两个部分。串口初始化和while主循环。
1 、串口初始化又分为串口1初始化、串口2初始化。其中串口2初始化又多了一个串口2中断服务函数，这个函数用来接收JY61的传过来的数据，然后放在数据缓存区。
2、while主循环包括数据解析和数据输出。数据解析负责把从串口2中断服务函数得到的数据进行数据的一个处理。然后从串口1把数据输出到PC端。
下面分别和大家说下中间的一些重要的函数。
  
3.2 main函数
程序的执行都是在这个函数里面进行的。它包括串口初始化和while主循环。其中这个Initial_UART1函数就是串口1初始化。Initial_UART2是串口2初始化.


int main(void)
{  
        char str[100];
        unsigned char len,i;
               
        USB_Config();                //配置USB-HID
        SysTick_init(72,10);//设置时钟频率
        Initial_UART1(9600);//接PC的串口
        Initial_UART2(9600);//接JY-901模块的串口       
       
        LED_ON();
        delay_ms(1000);//等等JY-91初始化完成
        while(1)
        {                       
                        delay_ms(500);
                //输出时间
                sprintf(str,"Time:20%d-%d-%d %d:%d:%.3frn",stcTime.ucYear,stcTime.ucMonth,stcTime.ucDay,stcTime.ucHour,stcTime.ucMinute,(float)stcTime.ucSecond+(float)stcTime.usMiliSecond/1000);
                        UART1_Put_String(str);               
                        delay_ms(10);
                //输出加速度
                sprintf(str,"Acc:%.3f %.3f %.3frn",(float)stcAcc.a[0]/32768*16,(float)stcAcc.a[1]/32768*16,(float)stcAcc.a[2]/32768*16);
                        UART1_Put_String(str);
                        delay_ms(10);
                //输出角速度
                sprintf(str,"Gyro:%.3f %.3f %.3frn",(float)stcGyro.w[0]/32768*2000,(float)stcGyro.w[1]/32768*2000,(float)stcGyro.w[2]/32768*2000);
                        UART1_Put_String(str);
                        delay_ms(10);
                //输出角度
                sprintf(str,"Angle:%.3f %.3f %.3frn",(float)stcAngle.Angle[0]/32768*180,(float)stcAngle.Angle[1]/32768*180,(float)stcAngle.Angle[2]/32768*180);
                        UART1_Put_String(str);
                        delay_ms(10);
                //输出磁场
                sprintf(str,"Mag:%d %d %drn",stcMag.h[0],stcMag.h[1],stcMag.h[2]);
                        UART1_Put_String(str);               
                        delay_ms(10);
                //输出气压、高度
                sprintf(str,"Pressure:%ld Height%.2frn",stcPress.lPressure,(float)stcPress.lAltitude/100);
                        UART1_Put_String(str);
                        delay_ms(10);
                //输出端口状态
                sprintf(str,"DStatus:%d %d %d %drn",stcDStatus.sDStatus[0],stcDStatus.sDStatus[1],stcDStatus.sDStatus[2],stcDStatus.sDStatus[3]);
                        UART1_Put_String(str);
                        delay_ms(10);
                //输出经纬度
                sprintf(str,"Longitude:%ldDeg%.5fm Lattitude:%ldDeg%.5fmrn",stcLonLat.lLon/10000000,(double)(stcLonLat.lLon % 10000000)/1e5,stcLonLat.lLat/10000000,(double)(stcLonLat.lLat % 10000000)/1e5);
                        UART1_Put_String(str);
                        delay_ms(10);
                //输出地速
                sprintf(str,"GPSHeight:%.1fm GPSYaw:%.1fDeg GPSV:%.3fkm/hrn",(float)stcGPSV.sGPSHeight/10,(float)stcGPSV.sGPSYaw/10,(float)stcGPSV.lGPSVelocity/1000);
                        UART1_Put_String(str);
                        delay_ms(10);
                //输出四元素
                sprintf(str,"Four elements:%.5f %.5f %.5f %.5frnrn",(float)stcQ.q[0]/32768,(float)stcQ.q[1]/32768,(float)stcQ.q[2]/32768,(float)stcQ.q[3]/32768);
                        UART1_Put_String(str);
                    delay_ms(10);//等待传输完成
        }//主循环
}


3.3 串口1初始化
串口1初始化就是对串口1进行使能。打开UART1_Put_String函数。通过这个函数把结果输出到PC端的。


void Initial_UART1(unsigned long baudrate)
{
        GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
        USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
        NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
        RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1 | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
        GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
        GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);   


        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
        GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
          
        USART_InitStructure.USART_BaudRate = baudrate;
        USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
        USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
        USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No ;
        USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
        USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
        USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);
        USART_ITConfig(USART1, USART_IT_TXE, DISABLE);  
        USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);        
        USART_ClearFlag(USART1,USART_FLAG_TC);
        USART_Cmd(USART1, ENABLE);
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 7;
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
        NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}


3.4 串口2初始化
串口2初始化两个作用，第一打开串口2这个通道。第二就是打开串口2的中断服务函数。


void Initial_UART2(unsigned long baudrate)
{
        GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
        USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
        NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
        RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2 | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;
        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
        GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
        GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);   
        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;
        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
        GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
         
        USART_InitStructure.USART_BaudRate = baudrate;
        USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
        USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
        USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No ;
        USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
        USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
        USART_Init(USART2, &USART_InitStructure);
        USART_ITConfig(USART2, USART_IT_TXE, DISABLE);   
        USART_ITConfig(USART2, USART_IT_RXNE, ENABLE);
       
        USART_ClearFlag(USART2,USART_FLAG_TC);       
        USART_Cmd(USART2, ENABLE);
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART2_IRQn;
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 8;
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
        NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}


3.5 串口2中断服务函数
这个函数的功能就是不停的把JY61的数据放到数据缓存区，就是往这个CopeSerial2Data函数发数据。


void USART2_IRQHandler(void)
{
  if(USART_GetITStatus(USART2, USART_IT_TXE) != RESET)
  {   
    USART_SendData(USART2, TxBuffer[TxCounter++]);
    USART_ClearITPendingBit(USART2, USART_IT_TXE);
    if(TxCounter == count) USART_ITConfig(USART2, USART_IT_TXE, DISABLE);
  }
        else if(USART_GetITStatus(USART2, USART_IT_RXNE) != RESET)
  {
                CopeSerial2Data((unsigned char)USART2->DR);//处理数据
                USART_ClearITPendingBit(USART2, USART_IT_RXNE);
  }
       
        USART_ClearITPendingBit(USART2,USART_IT_ORE);
}


3.6 数据缓存区
数据缓存区是从串口2中断服务函数过来的。把数据最终放在stcAcc、stcGyro、stcAngle这些结构体里等待数据解析来处理。


void CopeSerial2Data(unsigned char ucData)
{
        static unsigned char ucRxBuffer[250];
        static unsigned char ucRxCnt = 0;       
       
        LED_REVERSE();                                        //接收到数据，LED灯闪烁一下
        ucRxBuffer[ucRxCnt++]=ucData;        //将收到的数据存入缓冲区中
        if (ucRxBuffer[0]!=0x55) //数据头不对，则重新开始寻找0x55数据头
        {
                ucRxCnt=0;
                return;
        }
        if (ucRxCnt<11) {return;}//数据不满11个，则返回
        else
        {
                switch(ucRxBuffer[1])//判断数据是哪种数据，然后将其拷贝到对应的结构体中，有些数据包需要通过上位机打开对应的输出后，才能接收到这个数据包的数据
                {
                        //memcpy为编译器自带的内存拷贝函数，需引用"string.h"，将接收缓冲区的字符拷贝到数据结构体里面，从而实现数据的解析。
                        case 0x51:        memcpy(&stcAcc,&ucRxBuffer[2],8);break;
                        case 0x52:        memcpy(&stcGyro,&ucRxBuffer[2],8);break;
                        case 0x53:        memcpy(&stcAngle,&ucRxBuffer[2],8);break;


                }
                ucRxCnt=0;//清空缓存区
        }
}


3.7 数据解析
从数据缓存区过来的数据，根据商家的协议都是16进制的数据。因此，我还需要进一步的把数据进行处理把16进制的数据处理成10进制的数据方便阅读。怎么处理呢？还是根据商家的协议去处理的。我们就以角度为例。商家协议在下图：



  
  

  从上图看呢。角度输出的格式呢应该是55 53 RollL RollH PitchL PitchH YawL YawH TL TH SUM。这个格式就是放在数据缓存区的格式。怎么把数据缓存区的16进制转换成10进制呢？这个还要根据商家给的公式（如下图所示）。

  

  

  
写成程序就是下面这样的。


(float)stcAngle.Angle[0]/32768*180,(float)stcAngle.Angle[1]/32768*180,(float)stcAngle.Angle[2]/32768*180)


3.8 数据输出
数据输出相比较前面的就比较简单了。它的原理就是把上面解析好的数据直接通过一个函数就发出来了。


sprintf(str,"Angle:%.3f %.3f %.3frn",(float)stcAngle.Angle[0]/32768*180,(float)stcAngle.Angle[1]/32768*180,(float)stcAngle.Angle[2]/32768*180);
                        UART1_Put_String(str);
                        delay_ms(10);


发送的函数就很简单了。就是一个UART1_Put_String打印函数。把解析的结果直接从串口1打印出来到PC端。


4输出结果显示
在电脑上正确连接好板子，首先打开串口调试助手，找到相应的端口，然后打开串口，注意这里波特率设置为9600，然后就可以观察到左边的窗口有数据输出了。如图所示：