2、传感器数据采集基础：I2C/SPI接口的加速度计(如LSM6DSOX)数据读取，使用STM32CubeMX配置DMA传输，将数据通过串口打印到PC。

好，咱们进入第二章。这一章，说白了就是让传感器开口说话。

你想想看，一个加速度计焊在板子上，它感知到了重力、振动、倾斜，但这些信息怎么变成我们能看懂的数值？靠的就是通信接口。我个人习惯用I2C，因为连线少，两根线搞定。但如果你追求速度，SPI是更好的选择。今天咱们以LSM6DSOX为例，把数据从传感器里“掏”出来，再通过串口扔到PC上。

2.1 硬件连接与接口选择

先看硬件。LSM6DSOX这颗芯片，我特别喜欢——它内置了机器学习核，但那是后面章节的事。现在咱们只当它是一个普通的加速度计+陀螺仪。

接线其实很简单：

  • I2C模式：SCL接PB6，SDA接PB7（这是STM32F4的默认I2C1引脚）。
  • SPI模式：SCK、MOSI、MISO、CS各接一个GPIO。

我个人建议新手先用I2C。为什么？因为调试方便，逻辑分析仪一看波形就知道对不对。SPI虽然快，但CS时序搞错了，数据全乱套。

小提示： LSM6DSOX的I2C地址是0x6A（如果SDO/SA0引脚接GND）或0x6B（接VDD）。我习惯接GND，这样地址固定，省得后面软件里改来改去。

2.2 STM32CubeMX配置：DMA传输是关键

好，打开STM32CubeMX。咱们要干三件事：配I2C、配DMA、配串口。

第一步：配置I2C1

  • 选择I2C1，Mode选I2C。
  • 参数默认即可：速度100kHz（标准模式）。
  • 别忘了使能内部上拉电阻——我踩过坑，忘了开上拉，I2C一直卡在ACK阶段。

第二步：配置DMA

这里我要多说两句。DMA，直接存储器访问，说白了就是让数据自己跑，不占用CPU。你想想看，如果每次读传感器数据都要CPU去等I2C传输完，那CPU啥也别干了。

配置步骤：

  1. 在DMA Settings选项卡里，添加I2C1_RX的DMA通道。
  2. Direction选Peripheral To Memory（外设到内存）。
  3. Mode选Circular（循环模式）——这样DMA会一直自动读取传感器数据，你只需要在回调里处理。
注意： DMA的优先级别设太高。我曾经设成Very High，结果和串口DMA抢资源，打印出来的数据全是乱码。建议用Medium。

第三步：配置串口

  • USART2，波特率115200，8N1。
  • 同样使能DMA发送（USART2_TX），Mode选Normal。

生成代码。嗯，这里要注意：CubeMX生成的DMA初始化顺序可能不对。我习惯手动检查一下HAL_DMA_Init和HAL_I2C_Init的调用顺序——必须先初始化I2C，再初始化DMA。

2.3 代码实现：从寄存器到物理量

代码分三块：初始化传感器、启动DMA读取、串口打印。

2.3.1 初始化LSM6DSOX

传感器上电后，默认是睡眠模式。你得先唤醒它，配置量程和输出数据速率。

// 唤醒传感器，设置量程为±2g，ODR为104Hz
uint8_t ctrl1_xl = 0x60; // 104Hz, ±2g, 400Hz抗混叠
HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c1, LSM6DSOX_ADDR, 0x10, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, &ctrl1_xl, 1, 100);

这里有个坑：LSM6DSOX的寄存器地址是8位的，但有些库用了16位地址。我刚开始就搞混了，读出来的数据全是0xFF。后来查数据手册才发现——嗯，地址长度不对。

2.3.2 启动DMA循环读取

配置好DMA后，启动传输只需要一行代码：

// 启动DMA读取，每次读6字节（X、Y、Z各2字节）
uint8_t rx_buffer[6];
HAL_I2C_Mem_Read_DMA(&hi2c1, LSM6DSOX_ADDR, 0x28, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, rx_buffer, 6);

等等，这里有个问题：DMA是自动运行的，但你怎么知道数据更新了？用回调函数。

void HAL_I2C_MemRxCpltCallback(I2C_HandleTypeDef *hi2c)
{
    if (hi2c->Instance == I2C1)
    {
        // 数据已更新，可以处理了
        process_sensor_data(rx_buffer);
    }
}

我个人习惯在回调里设一个标志位，主循环里检查标志位再处理。为什么？因为回调里不能做耗时操作，比如串口打印——我曾经在回调里直接printf，结果系统卡死。

2.3.3 数据转换与串口打印

原始数据是16位有符号整数，需要转换成物理量。LSM6DSOX在±2g量程下，灵敏度是0.061 mg/LSB。

void process_sensor_data(uint8_t *raw)
{
    int16_t acc_x = (int16_t)(raw[1] << 8 | raw[0]);
    int16_t acc_y = (int16_t)(raw[3] << 8 | raw[2]);
    int16_t acc_z = (int16_t)(raw[5] << 8 | raw[4]);

    float ax = acc_x * 0.061f; // 单位：mg
    float ay = acc_y * 0.061f;
    float az = acc_z * 0.061f;

    char msg[64];
    sprintf(msg, "X:%.2f mg, Y:%.2f mg, Z:%.2f mg\r\n", ax, ay, az);
    HAL_UART_Transmit_DMA(&huart2, (uint8_t*)msg, strlen(msg));
}

这里用HAL_UART_Transmit_DMA而不是printf，因为printf会阻塞。DMA发送是非阻塞的，CPU可以继续干别的事。

2.4 避坑指南与调试技巧

做这个实验，我遇到过几个典型问题，分享给你：

  • I2C卡死在Busy状态：多半是SDA/SCL没上拉。用示波器看波形，如果电平拉不到3.3V，就是上拉电阻没接。
  • DMA只传输一次就停了：检查DMA的Mode是不是Circular。如果是Normal，传输完一次就停了。
  • 串口打印乱码：波特率不匹配，或者串口DMA和I2C DMA优先级冲突。把串口DMA优先级调低一点。
核心要点： DMA + 回调 + 非阻塞串口，这三者配合好了，你的传感器数据采集系统就能稳定跑在几百赫兹，CPU占用率不到5%。

好了，这一章的内容就这些。你动手试试，把LSM6DSOX的数据打印到串口助手，看看静止时Z轴是不是接近1000 mg（1g）。如果是，恭喜你，传感器调通了！

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