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[嵌入式]STM32F103ZE驱动PMW3901光流模块

本文将会简单的介绍如何使用STM32F103ZE驱动PMW3901光流模块，使用标准库。

所用材料如下 一块 STM32F103最小系统板以及一个 PMW3901光流模块

?

通过查阅PMW3901的数据手册可以得知，该芯片采用SPI通信，模块上面已经标注了SPI通信用的引脚。

?

所以首先，我们要先实现STM32F103的SPI通信。这里我们先写SPI通信要用到的头文件，SPI.h


#ifndef __SPI_PMW_H
#define __SPI_PMW_H


#include "stm32f10x.h"
#include <stdio.h>

/*等待超时时间*/
#define SPIT_FLAG_TIMEOUT         ((uint32_t)0x1000)
#define SPIT_LONG_TIMEOUT         ((uint32_t)(10 * SPIT_FLAG_TIMEOUT))

/*SPI接口定义-开头****************************/
#define      PMW_SPIx                        SPI1
#define      PMW_SPI_APBxClock_FUN          RCC_APB2PeriphClockCmd
#define      PMW_SPI_CLK                     RCC_APB2Periph_SPI1

//CS(NSS)引脚 片选选普通GPIO即可
#define      PMW_SPI_CS_APBxClock_FUN       RCC_APB2PeriphClockCmd
#define      PMW_SPI_CS_CLK                  RCC_APB2Periph_GPIOC    
#define      PMW_SPI_CS_PORT                 GPIOA
#define      PMW_SPI_CS_PIN                  GPIO_Pin_12

//SCK引脚
#define      PMW_SPI_SCK_APBxClock_FUN      RCC_APB2PeriphClockCmd
#define      PMW_SPI_SCK_CLK                 RCC_APB2Periph_GPIOA   
#define      PMW_SPI_SCK_PORT                GPIOA   
#define      PMW_SPI_SCK_PIN                 GPIO_Pin_5
//MISO引脚
#define      PMW_SPI_MISO_APBxClock_FUN     RCC_APB2PeriphClockCmd
#define      PMW_SPI_MISO_CLK                RCC_APB2Periph_GPIOA    
#define      PMW_SPI_MISO_PORT               GPIOA 
#define      PMW_SPI_MISO_PIN                GPIO_Pin_6
//MOSI引脚
#define      PMW_SPI_MOSI_APBxClock_FUN     RCC_APB2PeriphClockCmd
#define      PMW_SPI_MOSI_CLK                RCC_APB2Periph_GPIOA    
#define      PMW_SPI_MOSI_PORT               GPIOA 
#define      PMW_SPI_MOSI_PIN                GPIO_Pin_7

#define  		SPI_PMW_CS_LOW()     						GPIO_ResetBits( PMW_SPI_CS_PORT, PMW_SPI_CS_PIN )
#define  		SPI_PMW_CS_HIGH()    						GPIO_SetBits( PMW_SPI_CS_PORT, PMW_SPI_CS_PIN )

/*SPI接口定义-结尾****************************/
void SPI_PMW_Init(void);


#define PMW_ERROR(fmt,arg...)          printf("<<-PMW-ERROR->> "fmt"\n",##arg)
uint8_t SPI_PMW_ReadByte(u8 byte);
u8 SPI_PMW_SendByte(u8 location ,u8 byte );




#endif  /* __SPI_PMW_H */

然后再写spi实现的C语言文件?


#include "spi.h"

uint16_t test;
static __IO uint32_t  SPITimeout = SPIT_LONG_TIMEOUT;    
static uint16_t SPI_TIMEOUT_UserCallback(uint8_t errorCode);

void SPI_PMW_Init(void)
{
  SPI_InitTypeDef  SPI_InitStructure;
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	
	/* 使能SPI时钟 */
	PMW_SPI_APBxClock_FUN ( PMW_SPI_CLK, ENABLE );
	
	/* 使能SPI引脚相关的时钟 */
 	PMW_SPI_CS_APBxClock_FUN ( PMW_SPI_CS_CLK|PMW_SPI_SCK_CLK|
																	PMW_SPI_MISO_PIN|PMW_SPI_MOSI_PIN, ENABLE );
	
  /* 配置SPI的 CS引脚，普通IO即可 */
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = PMW_SPI_CS_PIN;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
  GPIO_Init(PMW_SPI_CS_PORT, &GPIO_InitStructure);
	
  /* 配置SPI的 SCK引脚*/
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = PMW_SPI_SCK_PIN;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
  GPIO_Init(PMW_SPI_SCK_PORT, &GPIO_InitStructure);

  /* 配置SPI的 MISO引脚*/
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = PMW_SPI_MISO_PIN;
  GPIO_Init(PMW_SPI_MISO_PORT, &GPIO_InitStructure);

  /* 配置SPI的 MOSI引脚*/
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = PMW_SPI_MOSI_PIN;
  GPIO_Init(PMW_SPI_MOSI_PORT, &GPIO_InitStructure);

  /* 停止信号 PMW: CS引脚高电平*/
  SPI_PMW_CS_HIGH();

  /* SPI 模式配置 */
  // PMW芯片 支持SPI模式0及模式3，据此设置CPOL CPHA
  SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;
  SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;
  SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;
  SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High;
  SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge;
  SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;
  SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_4;
  SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;
  SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7;
  SPI_Init(PMW_SPIx , &SPI_InitStructure);

  /* 使能 SPI  */
  SPI_Cmd(PMW_SPIx , ENABLE);
	
}


u8 SPI_PMW_SendByte(uint8_t location ,uint8_t byte )
{
	
		location |= 0x80u;
	
	SPI_PMW_CS_LOW();
	
	
	 SPITimeout = SPIT_FLAG_TIMEOUT;
  /* 等待发送缓冲区为空，TXE事件 */
  
	while (SPI_I2S_GetFlagStatus(PMW_SPIx , SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET)
	{
    if((SPITimeout--) == 0) return SPI_TIMEOUT_UserCallback(0);
   }

  /* 写入数据寄存器，把要写入的数据写入发送缓冲区 */
  SPI_I2S_SendData(PMW_SPIx , location);

	
	SPITimeout = SPIT_FLAG_TIMEOUT;
  /* 等待接收缓冲区非空，RXNE事件 */
  while (SPI_I2S_GetFlagStatus(PMW_SPIx , SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET)
  {
    if((SPITimeout--) == 0) return SPI_TIMEOUT_UserCallback(1);
   }
	
		SPI_I2S_ReceiveData(PMW_SPIx );
	
	 
	SPITimeout = SPIT_FLAG_TIMEOUT;
   
  /* 等待发送缓冲区为空，TXE事件 */
  while (SPI_I2S_GetFlagStatus(PMW_SPIx , SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET)
	{
    if((SPITimeout--) == 0) return SPI_TIMEOUT_UserCallback(0);
   }

  /* 写入数据寄存器，把要写入的数据写入发送缓冲区 */
  SPI_I2S_SendData(PMW_SPIx , byte);
	 
  SPI_PMW_CS_HIGH(); 
	 
	SPITimeout = SPIT_FLAG_TIMEOUT;
  /* 等待接收缓冲区非空，RXNE事件 */

	 
	 return 0; 
}

uint8_t SPI_PMW_ReadByte(uint8_t byte)
{
	byte &= ~0x80u;
	
	SPI_PMW_CS_LOW();
	 SPITimeout = SPIT_FLAG_TIMEOUT;
  /* 等待发送缓冲区为空，TXE事件 */
  while (SPI_I2S_GetFlagStatus(PMW_SPIx , SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET)
	{
    if((SPITimeout--) == 0) return SPI_TIMEOUT_UserCallback(0);
  }

  /* 写入数据寄存器，把要写入的数据写入发送缓冲区 */
  SPI_I2S_SendData(PMW_SPIx , byte);
	
	
	SPITimeout = SPIT_FLAG_TIMEOUT;
  /* 等待接收缓冲区非空，RXNE事件 */
  while (SPI_I2S_GetFlagStatus(PMW_SPIx , SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET)
  {
    if((SPITimeout--) == 0) return SPI_TIMEOUT_UserCallback(1);
   }
	
	 test = SPI_I2S_ReceiveData(PMW_SPIx );
	
	
	 SPITimeout = SPIT_FLAG_TIMEOUT;
  /* 等待发送缓冲区为空，TXE事件 */
  while (SPI_I2S_GetFlagStatus(PMW_SPIx , SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET)
	{
    if((SPITimeout--) == 0) return SPI_TIMEOUT_UserCallback(0);
  }

  /* 写入数据寄存器，把要写入的数据写入发送缓冲区 */
  SPI_I2S_SendData(PMW_SPIx , 0);

	
	SPITimeout = SPIT_FLAG_TIMEOUT;
  /* 等待接收缓冲区非空，RXNE事件 */
  while (SPI_I2S_GetFlagStatus(PMW_SPIx , SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET)
  {
    if((SPITimeout--) == 0) return SPI_TIMEOUT_UserCallback(1);
   }
	
	 test = SPI_I2S_ReceiveData(PMW_SPIx );
	SPI_PMW_CS_HIGH();
  /* 读取数据寄存器，获取接收缓冲区数据 */
  
	 return test ; 
	 
	 
}




static  uint16_t SPI_TIMEOUT_UserCallback(uint8_t errorCode)
{
  /* 等待超时后的处理,输出错误信息 */
  PMW_ERROR("SPI 等待超时!errorCode = %d",errorCode);
  return 0;
}

这样在主函数中，我们可以通过SPI_PMW_ReadByte和SPI_PMW_SendByte来读取或者传输数据给光流模块

然后查阅芯片手册，得知芯片在上电的时候要进行初始化。

并且，通过读取地址为0x5F寄存器中的数据，如果返回值是0xB6则说明SPI正常工作

所以main.c中初始化函数如下。

void initRegisters()
{
  SPI_PMW_SendByte(0x7F, 0x00);
  SPI_PMW_SendByte(0x61, 0xAD);
  SPI_PMW_SendByte(0x7F, 0x03);
  SPI_PMW_SendByte(0x40, 0x00);
  SPI_PMW_SendByte(0x7F, 0x05);
  SPI_PMW_SendByte(0x41, 0xB3);
  SPI_PMW_SendByte(0x43, 0xF1);
  SPI_PMW_SendByte(0x45, 0x14);
  SPI_PMW_SendByte(0x5B, 0x32);
  SPI_PMW_SendByte(0x5F, 0x34);
  SPI_PMW_SendByte(0x7B, 0x08);
  SPI_PMW_SendByte(0x7F, 0x06);
  SPI_PMW_SendByte(0x44, 0x1B);
  SPI_PMW_SendByte(0x40, 0xBF);
  SPI_PMW_SendByte(0x4E, 0x3F);
  SPI_PMW_SendByte(0x7F, 0x08);
  SPI_PMW_SendByte(0x65, 0x20);
  SPI_PMW_SendByte(0x6A, 0x18);
  SPI_PMW_SendByte(0x7F, 0x09);
  SPI_PMW_SendByte(0x4F, 0xAF);
  SPI_PMW_SendByte(0x5F, 0x40);
  SPI_PMW_SendByte(0x48, 0x80);
  SPI_PMW_SendByte(0x49, 0x80);
  SPI_PMW_SendByte(0x57, 0x77);
  SPI_PMW_SendByte(0x60, 0x78);
  SPI_PMW_SendByte(0x61, 0x78);
  SPI_PMW_SendByte(0x62, 0x08);
  SPI_PMW_SendByte(0x63, 0x50);
  SPI_PMW_SendByte(0x7F, 0x0A);
  SPI_PMW_SendByte(0x45, 0x60);
  SPI_PMW_SendByte(0x7F, 0x00);
  SPI_PMW_SendByte(0x4D, 0x11);
  SPI_PMW_SendByte(0x55, 0x80);
  SPI_PMW_SendByte(0x74, 0x1F);
  SPI_PMW_SendByte(0x75, 0x1F);
  SPI_PMW_SendByte(0x4A, 0x78);
  SPI_PMW_SendByte(0x4B, 0x78);
  SPI_PMW_SendByte(0x44, 0x08);
  SPI_PMW_SendByte(0x45, 0x50);
  SPI_PMW_SendByte(0x64, 0xFF);
  SPI_PMW_SendByte(0x65, 0x1F);
  SPI_PMW_SendByte(0x7F, 0x14);
  SPI_PMW_SendByte(0x65, 0x60);
  SPI_PMW_SendByte(0x66, 0x08);
  SPI_PMW_SendByte(0x63, 0x78);
  SPI_PMW_SendByte(0x7F, 0x15);
  SPI_PMW_SendByte(0x48, 0x58);
  SPI_PMW_SendByte(0x7F, 0x07);
  SPI_PMW_SendByte(0x41, 0x0D);
  SPI_PMW_SendByte(0x43, 0x14);
  SPI_PMW_SendByte(0x4B, 0x0E);
  SPI_PMW_SendByte(0x45, 0x0F);
  SPI_PMW_SendByte(0x44, 0x42);
  SPI_PMW_SendByte(0x4C, 0x80);
  SPI_PMW_SendByte(0x7F, 0x10);
  SPI_PMW_SendByte(0x5B, 0x02);
  SPI_PMW_SendByte(0x7F, 0x07);
  SPI_PMW_SendByte(0x40, 0x41);
  SPI_PMW_SendByte(0x70, 0x00);

  delay_ms(100);
  SPI_PMW_SendByte(0x32, 0x44);
  SPI_PMW_SendByte(0x7F, 0x07);
  SPI_PMW_SendByte(0x40, 0x40);
  SPI_PMW_SendByte(0x7F, 0x06);
  SPI_PMW_SendByte(0x62, 0xf0);
  SPI_PMW_SendByte(0x63, 0x00);
  SPI_PMW_SendByte(0x7F, 0x0D);
  SPI_PMW_SendByte(0x48, 0xC0);
  SPI_PMW_SendByte(0x6F, 0xd5);
  SPI_PMW_SendByte(0x7F, 0x00);
  SPI_PMW_SendByte(0x5B, 0xa0);
  SPI_PMW_SendByte(0x4E, 0xA8);
  SPI_PMW_SendByte(0x5A, 0x50);
  SPI_PMW_SendByte(0x40, 0x80);
	
}

void PMWinit() {
	SPI_PMW_CS_HIGH();
	delay_ms(100);
	SPI_PMW_CS_LOW();
	delay_ms(100);
	
	
  SPI_PMW_SendByte(0x3A,0x5A);
	
	delay_ms(10);
	chipId = SPI_PMW_ReadByte(0x00);
	delay_ms(30);
  dIpihc = SPI_PMW_ReadByte(0x5F);

	
	SPI_PMW_ReadByte(0x02);
	SPI_PMW_ReadByte(0x03);
	SPI_PMW_ReadByte(0x04);
	SPI_PMW_ReadByte(0x05);
	SPI_PMW_ReadByte(0x06);

	delay_ms(1000);
	initRegisters();
		

	
}

?接下来，按照数据手册寄存器0x04和0x03分别代表了X轴偏移量的高8位和低8位，而0x06和0x05则是Y轴的。

?

通过该函数，可以读取值

void readMotionCount(int16_t *deltax, int16_t *deltay){
	SPI_PMW_ReadByte(0x02);
	*deltax  =  ((int16_t)SPI_PMW_ReadByte(0x04) << 8) | SPI_PMW_ReadByte(0x03);
	*deltay  =  ((int16_t)SPI_PMW_ReadByte(0x06) << 8) | SPI_PMW_ReadByte(0x05);

}

接下来将模块和单片机进行SPI通信的连接，如图 MOSI -> PA7 MISO->PA6 CLK->PA5 CS-> PA12

?然后，我们可以通过main.c代码如下

#include "stm32f10x.h" 
#include "spi.h"


int16_t deltax = 0  ;
int16_t deltay = 0  ;

	uint8_t a  ;
/* 获取缓冲区的长度 */

void delay_ms(u16 time);

void readMotionCount(int16_t *deltax, int16_t *deltay){
	SPI_PMW_ReadByte(0x02);
	*deltax  =  ((int16_t)SPI_PMW_ReadByte(0x04) << 8) | SPI_PMW_ReadByte(0x03);
	*deltay  =  ((int16_t)SPI_PMW_ReadByte(0x06) << 8) | SPI_PMW_ReadByte(0x05);

}




int timer = 1 ;
int init = 0 ;
int dx, dy ;
void PMWinit(void);
int Data[50] ; 
int i = 0; 
uint16_t chipId ;
uint16_t dIpihc ;

int16_t deltax,deltay;

int main(void)
{
	
	SPI_PMW_Init();
	//chipId = SPI_ReadData(0x00);
	delay_ms(100);
	PMWinit();
  delay_ms(100);

	while(1) {
			readMotionCount(&deltax,&deltay);
					
						if(deltax >= -32640 && deltax <-30000 ){
							deltax  = deltax + 32640;
							
						} 
						if(deltay >= -32640 && deltay <-30000 ){
							deltay  = deltay + 32640;
									
							
						} 
						
			
				
		
		delay_ms(100);
	}
	
	
}



void delay_ms(u16 time)
{    
   u16 i=0;  
   while(time--)
   {
      i=12000;  //????
      while(i--) ;    
   }
	 
}


void initRegisters()
{
  SPI_PMW_SendByte(0x7F, 0x00);
  SPI_PMW_SendByte(0x61, 0xAD);
  SPI_PMW_SendByte(0x7F, 0x03);
  SPI_PMW_SendByte(0x40, 0x00);
  SPI_PMW_SendByte(0x7F, 0x05);
  SPI_PMW_SendByte(0x41, 0xB3);
  SPI_PMW_SendByte(0x43, 0xF1);
  SPI_PMW_SendByte(0x45, 0x14);
  SPI_PMW_SendByte(0x5B, 0x32);
  SPI_PMW_SendByte(0x5F, 0x34);
  SPI_PMW_SendByte(0x7B, 0x08);
  SPI_PMW_SendByte(0x7F, 0x06);
  SPI_PMW_SendByte(0x44, 0x1B);
  SPI_PMW_SendByte(0x40, 0xBF);
  SPI_PMW_SendByte(0x4E, 0x3F);
  SPI_PMW_SendByte(0x7F, 0x08);
  SPI_PMW_SendByte(0x65, 0x20);
  SPI_PMW_SendByte(0x6A, 0x18);
  SPI_PMW_SendByte(0x7F, 0x09);
  SPI_PMW_SendByte(0x4F, 0xAF);
  SPI_PMW_SendByte(0x5F, 0x40);
  SPI_PMW_SendByte(0x48, 0x80);
  SPI_PMW_SendByte(0x49, 0x80);
  SPI_PMW_SendByte(0x57, 0x77);
  SPI_PMW_SendByte(0x60, 0x78);
  SPI_PMW_SendByte(0x61, 0x78);
  SPI_PMW_SendByte(0x62, 0x08);
  SPI_PMW_SendByte(0x63, 0x50);
  SPI_PMW_SendByte(0x7F, 0x0A);
  SPI_PMW_SendByte(0x45, 0x60);
  SPI_PMW_SendByte(0x7F, 0x00);
  SPI_PMW_SendByte(0x4D, 0x11);
  SPI_PMW_SendByte(0x55, 0x80);
  SPI_PMW_SendByte(0x74, 0x1F);
  SPI_PMW_SendByte(0x75, 0x1F);
  SPI_PMW_SendByte(0x4A, 0x78);
  SPI_PMW_SendByte(0x4B, 0x78);
  SPI_PMW_SendByte(0x44, 0x08);
  SPI_PMW_SendByte(0x45, 0x50);
  SPI_PMW_SendByte(0x64, 0xFF);
  SPI_PMW_SendByte(0x65, 0x1F);
  SPI_PMW_SendByte(0x7F, 0x14);
  SPI_PMW_SendByte(0x65, 0x60);
  SPI_PMW_SendByte(0x66, 0x08);
  SPI_PMW_SendByte(0x63, 0x78);
  SPI_PMW_SendByte(0x7F, 0x15);
  SPI_PMW_SendByte(0x48, 0x58);
  SPI_PMW_SendByte(0x7F, 0x07);
  SPI_PMW_SendByte(0x41, 0x0D);
  SPI_PMW_SendByte(0x43, 0x14);
  SPI_PMW_SendByte(0x4B, 0x0E);
  SPI_PMW_SendByte(0x45, 0x0F);
  SPI_PMW_SendByte(0x44, 0x42);
  SPI_PMW_SendByte(0x4C, 0x80);
  SPI_PMW_SendByte(0x7F, 0x10);
  SPI_PMW_SendByte(0x5B, 0x02);
  SPI_PMW_SendByte(0x7F, 0x07);
  SPI_PMW_SendByte(0x40, 0x41);
  SPI_PMW_SendByte(0x70, 0x00);

  delay_ms(100);
  SPI_PMW_SendByte(0x32, 0x44);
  SPI_PMW_SendByte(0x7F, 0x07);
  SPI_PMW_SendByte(0x40, 0x40);
  SPI_PMW_SendByte(0x7F, 0x06);
  SPI_PMW_SendByte(0x62, 0xf0);
  SPI_PMW_SendByte(0x63, 0x00);
  SPI_PMW_SendByte(0x7F, 0x0D);
  SPI_PMW_SendByte(0x48, 0xC0);
  SPI_PMW_SendByte(0x6F, 0xd5);
  SPI_PMW_SendByte(0x7F, 0x00);
  SPI_PMW_SendByte(0x5B, 0xa0);
  SPI_PMW_SendByte(0x4E, 0xA8);
  SPI_PMW_SendByte(0x5A, 0x50);
  SPI_PMW_SendByte(0x40, 0x80);
	
}

void PMWinit() {
	SPI_PMW_CS_HIGH();
	delay_ms(100);
	SPI_PMW_CS_LOW();
	delay_ms(100);
	
	
  SPI_PMW_SendByte(0x3A,0x5A);
	
	delay_ms(10);
	chipId = SPI_PMW_ReadByte(0x00);
	delay_ms(30);
  dIpihc = SPI_PMW_ReadByte(0x5F);

	
	SPI_PMW_ReadByte(0x02);
	SPI_PMW_ReadByte(0x03);
	SPI_PMW_ReadByte(0x04);
	SPI_PMW_ReadByte(0x05);
	SPI_PMW_ReadByte(0x06);

	delay_ms(1000);
	initRegisters();
		

	
}

我们可以通过keil自带的debug来确认spi通信是否成功

?如图，左下角变量dlpihc显示0x00B6这里是32位，16位即0xB6?,通信成功

我们可以通过串口通信来验证模块是否能正常返回数据。

此处串口通信代码省略，实际结果如下。

?实际效果受环境光影响较大，后续可以考虑加滤波。
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加:2022-02-19 01:20:04  更:2022-02-19 01:20:36 
 
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