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embedded - STM32陀螺仪角度跟踪

问题描述

我正在使用具有 2000DPS 的陀螺仪（L3GD20） 在此处输入图像描述

如果他们是错误的，请纠正我，

我首先读取 3 个轴的值 High 和 Low 并将它们连接起来。然后我将每个值乘以0.07将它们转换为 DPS。

我的主要目标是随着时间的推移跟踪角度，所以我简单地实现了一个 Timer，它读取每次dt = 10 ms 集成的数据ValueInDPS * 10ms，这是我正在使用的代码行：

angleX += (resultGyroX)*dt*0.001;   //0.001 to get dt in [seconds]

这应该给我们以[度]为单位的角度值，对吗？问题是我得到的值有点奇怪，例如当我旋转 90° 时，我得到类似 70° 的东西......

标签： embeddedstm32gyroscopestm32f4discovery

解决方案

你的方法是不精确和累积误差的秘诀。

  • 您应该避免使用浮点（尤其是在没有 FPU 的情况下），尤其是如果此代码在定时器中断处理程序中。
  • 您应该避免在每个样本上不必要地转换为度/秒 - 仅在演示时才需要转换，因此您应该仅在需要该值时执行它 - 在内部，积分器应该以陀螺仪样本单位工作。

此外，如果您在 ISR 和普通线程中都进行浮点运算并且您有 FPU，您也可能会遇到不相关的错误，因为 FPU 寄存器不会在中断处理程序中保留和恢复。总而言之，浮点数只能谨慎使用。

因此，让我们假设您有一个每 10 毫秒精确gyroIntegrate()调用一次的函数：

static int32_t ax = 0
static int32_t ay = 0
static int32_t az = 0

void gyroIntegrate( int32_t sample_x, int32_t sample_y, int32_t sample_z)
{
    ax += samplex ;
    ay += sampley ;
    az += samplez ;
}

不是ax等是原始样本值的积分，因此与相对于起始位置的角度成正比。

要转换ax为度数：

度数= ax × r -1 × s

在哪里：

  • r是以度/秒为单位的陀螺仪分辨率 (0.07)
  • s是采样率 (100)。

现在你最好避免使用浮点，这里完全没有必要；r -1 x s是一个常数（在本例中为 1428.571）。因此，要读取积分器表示的当前角度，您可能有一个函数：

#define GYRO_SIGMA_TO_DEGREESx10 14286

void getAngleXYZ( int32_t* int32_t, int32_t* ydeg, int32_t* zdeg )
{
    *xdeg = (ax * 10) / GYRO_SIGMA_TO_DEGREESx10 ;
    *ydeg = (ax * 10) / GYRO_SIGMA_TO_DEGREESx10 ;
    *zdeg = (ax * 10) / GYRO_SIGMA_TO_DEGREESx10 ;
}

getAngleXYZ()当您需要结果时应该从应用程序层调用 - 而不是从积分器中调用 - 您在需要的时候进行数学运算，并留出 CPU 周期来做更多有用的事情。

请注意，在上面我忽略了积分器算术溢出的可能性。因为它适用于大约 +/-150 万度 +/-4175 旋转），因此在某些应用中可能不是问题。您可以在积分器中使用int64_tor 如果您对旋转次数不感兴趣，则只需使用绝对角度即可：

ax += samplex ;
ax %= GYRO_SIGMA_360 ;

其中GYRO_SIGMA_360等于 514286 (360 x s / r )。

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