陀螺仪和地磁计姿态融合模块

一、产品简介

在本项目中，我们选用了STM32F405RGT6微控制器作为核心处理单元，这款微控制器具备高性能的处理能力和丰富的外设接口，能够满足复杂控制任务的需求。传感器数据通过SD卡实时记录保存。为了实现高精度的运动检测和角度测量，我们特别配备了先进的六轴传感器ICM-42688-P。这款传感器内部集成了三轴陀螺仪和三轴加速度计，能够分别测量物体在空间中的角速度和线性加速度，从而提供全面的运动数据。

此外，为了进一步提高角度测量的精度，我们还加入了高精度的地磁计LIS2MDLTR。地磁计能够测量地球磁场的强度和方向，通过与六轴传感器数据的融合，可以更准确地确定设备在空间中的绝对方向。这种融合算法能够有效地消除误差，提高系统的稳定性和可靠性。

通过这种综合传感器数据处理方法，我们能够实现对设备角度的精确测量，无论是在静态环境下还是在动态运动中。这种高精度的角度测量技术在许多领域都有广泛的应用，例如机器人导航、无人机控制、虚拟现实设备以及各种运动监测系统。通过精心设计的硬件选择和算法优化，我们确保了系统的高性能和高可靠性，为用户提供了稳定可靠的测量结果。

二、应用场景

1. 飞行器导航：陀螺仪用于飞机、无人机、火箭等飞行器的姿态控制和导航。

2. 车辆稳定性控制：在汽车、自行车、电动滑板车等交通工具中，陀螺仪帮助维持平衡和稳定。

3. 虚拟现实和增强现实：陀螺仪用于跟踪头部运动，实现沉浸式体验。

4. 运动追踪设备：例如智能手环、运动手表等，用于记录步数、跑步轨迹等。

5. 工业自动化：用于机器人、工业设备的姿态控制和定位。

6. 导航和定位：地磁计可以测量地球的磁场，用于确定设备的方向和位置信息。在智能手机、导航系统、地图应用中广泛应用。

7. 智能家居：地磁计用于门窗传感器、防盗系统等，检测门窗的开关状态。

8. 地质勘探：地磁计用于测量地球磁场变化，帮助勘探地下矿产、油气等资源。

9. 磁场测量：地磁计在科学研究、地球物理勘探等领域中用于测量磁场强度和方向。

三、产品概述

· 微控制器方面，我们采用了STM32F405RGT6，这是一款内置了高性能ARM Cortex-M4核心的微控制器，以其卓越的运算能力和高效的性能而闻名。

· 在传感器方面，专业级别的六轴传感器ICM-42688-P，该传感器集成了3轴陀螺仪与3轴加速度计，高精度地磁计LIS2MDLTR。

四、产品参数

1、输入电压：支持单节锂电池4.2V供电，确保供电灵活稳定。 

2、PCB板规格：尺寸为30mm*30mm的优质四面板，布局合理，性能卓越。

3、核心处理器：搭载STM32F405RGT6高性能微控制器，主频高达168MHz，处理速度迅猛，满足复杂任务需求。 

4、六轴传感器：ICM-42688-P。

• 陀螺仪满量程范围 (FSR): ±15.625/31.25/62.5/125/250/500/1000/2000 dps
• 陀螺仪灵敏度误差: ±0.5%
• 陀螺仪噪声: 0.0028 dps/√Hz
• 加速度计满量程范围 (FSR): ±2/4/8/16 g
• 加速度计灵敏度误差: ±0.5%
• 加速度计噪声: 70 μg/√Hz
• 电源电压 (VDD): 1.71V 至 3.6V
• I/O 电源电压 (VDDIO): 1.71V 至 3.6V
• 数字输出接口: 支持 I3C、I²C 和 SPI，目前程序采用SPI的方式通信
• 工作温度范围: -40°C 至 85°C
• 封装尺寸: 2.5mm x 3.0mm x 0.91mm

5、地磁传感器：LIS2MDLTR。

• 磁场动态范围: ±50 高斯
• 数据输出: 16 位
• 接口: 支持 SPI 和 I²C，目前程序采用I²C的方式通信
• 电源电压: 1.71V 至 3.6V
• 工作温度范围: -40°C 至 85°C
• 封装尺寸: LGA-12 (2mm x 2mm x 0.7mm)
• 功耗: 超低功耗设计

6、数据输出：调试串口1打印和SD卡保存

正面简介图

反面简介图

五、使用说明

1、插上接上锂电池，打开电源开关就可以正常工作了，蓝色指示灯会间隔2秒闪烁，说明程序正在运行；

2、接上串口1，打开串口助手，模块会定时打印角度信息；

3、翻转模块，三轴的角度会对应变化；

六、备注说明

a、附件包含如下：

1、模块源代码

2、焊接辅助工具

3、匹配bom缺少几个元器件，复刻需使用附件的完整bom文件（底面物料可直接在立创商城上搜索对应编码）

b、代码下载方式：

本模块需要配合软件使用，附件中提供源码，可供二次开发，增加功能等；

本模块使用Keil5软件编译、Jlink方式烧录；

c、项目成本：

得益于嘉立创免费的四层板优惠活动，预计整个模块价格在35人民币左右，MCU价格15块人民币，ICM-42688-P价格10块人民币，LIS2MDLTR价格4块人民币；

d、注意事项：

1、注意电池的正反极别接错了；

2、上电会初始化SD卡，如果未接SD卡，会卡死在SD卡初始化；

3、角度测量提供多种算法，可以调用不同的函数测试，默认的函数会检查加速度变化才会更新角度；

七、测试视频

1、接上锂电池供电，打开电源开关，蓝色指示灯会间隔2秒闪烁，说明程序正在运行；

2、接上串口1，打开串口助手，模块会定时打印角度信息；

3、翻转模块，三轴的角度会对应变化；

4、使用读卡器可以读取sd卡保存的信息，如视频所示；