LSM6DS3（加速度+陀螺仪）中文手册_lsm6ds3tr-c中文手册

lsm6ds3

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2017 年 5 月 DocID027415 Rev 1 [English Rev 3] 1/118

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AN4650

应用笔记

LSM6DS3：始终开启的 3D 加速度计和 3D 陀螺仪

前言

本文档旨在提供 ST LSM6DS3 iNEMO 六轴惯性传感器模块相关的使用信息和应用提示。

LSM6DS3 是系统级封装的 3D 数字加速度计和 3D 数字陀螺仪，具有数字 I

C/SPI 串口标准

输出，在组合正常工作模式下 6 轴功耗 0.9 mA，在组合高性能工作模式下 6 轴功耗 1.25

mA （数据输出速率可达到 1.6 kHz）。由于陀螺仪和加速度计均具有超低噪声性能，始终具

有低功耗特性，并结合了高传感精度，因此能够为客户提供最佳运动体验。此外，加速度计

具有智能的休眠到唤醒（活动）和返回休眠（不活动）功能，具有先进的节电能力。

该器件具有动态的用户可选择的满量程加速度范围：±2/±4/±8/±16 g，且角速率范围为

±125/±245/±500/±1000/±2000 dps。

经过配置，LSM6DS3 可利用硬件识别出的自由落体事件、6D 方向、单击和双击感应、活动

或不活动、唤醒事件，来生成中断信号。

可使用专用连接模式与外部传感器相连，因此能够实现传感器集合（sensor hub）功能。

LSM6DS3 可兼容主要操作系统的要求，提供真实、虚拟以及批量模式传感器。它经过专门

设计，可在硬件上实现大幅运动检测、倾斜度检测、硬件计步功能、时间戳，并支持对外部

磁力计的数据采集，且支持铁磁校准（硬铁修正，软铁修正）。

LSM6DS3 集成有一个 8Kbyte 的智能先进先出（FIFO）缓冲器，支持对有效数据（包括外

部传感器、计步器、时间戳和温度数据）进行动态批处理。

LSM6DS3 采用小型塑料焊盘网格阵列封装（LGA-14L），可确保在更大的温度范围（-40

°C 至 +85 °C）内正常工作。

SMD 封装的超小尺寸和重量使其成为手持便携式应用的理想选择，如智能手机、物联网

(IoT) 连接设备，穿戴，以及需要减小封装尺寸和重量的其他应用。

www.st.com

目录 AN4650

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1 引脚说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2 寄存器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

2.1 嵌入功能寄存器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

3 工作模式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

3.1 掉电模式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

3.2 高性能模式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

3.3 正常模式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

3.4 低功耗模式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

3.5 陀螺仪睡眠模式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

3.6 在仅加速度计工作时改变功耗模式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

3.7 加速度计带宽 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

3.7.1 加速度计斜率滤波器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

3.8 陀螺仪带宽 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

3.9 加速度计和陀螺仪开启 / 关断时间 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

4 读取输出数据 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

4.1 启动设置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

4.2 使用状态寄存器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

4.3 使用数据准备就绪信号 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

4.3.1 DRDY 屏蔽功能 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

4.4 使用块数据更新（block data update， BDU）功能 . . . . . . . . . . . . . . . . 38

4.5 认识输出数据 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

4.5.1 大小端序选择 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

4.5.2 输出数据示例 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

4.6 环行功能 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

4.6.1 FIFO 输出寄存器环行 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

4.6.2 源寄存器环行 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

4.6.3 传感器输出寄存器环行 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

4.7 陀螺仪边沿感应 / 电平感应 / 脉冲感应

数据使能（data enable， DEN） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

4.7.1 边沿感应触发器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

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4.7.2 电平感应触发器冲压 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

4.7.3 脉冲感应触发器冲压 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

4.8 陀螺仪轴向 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

5 中断产生 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

5.1 中断引脚配置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

5.2 自由落体中断 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

5.3 唤醒中断 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

5.4 6D/4D 方向探测 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

5.4.1 6D 方向探测 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

5.4.2 4D 方向探测 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

5.5 单击和双击识别 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

5.5.1 单击 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

5.5.2 双击 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

5.5.3 单击和双击识别配置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

5.5.4 单击示例 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

5.5.5 双击示例 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

5.6 活动 / 不活动识别 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

5.7 启动状态 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

6 Android 嵌入功能 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

6.1 计步功能：步伐侦测和步数计算 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

6.2 大幅运动检测 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

6.3 倾斜度检测 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

6.4 时间戳 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

7 模式 2 - 传感器集合（sensor hub）模式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

7.1 传感器集合（sensor hub）模式说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

7.2 传感器集合（sensor hub）模式寄存器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

7.2.1 CTRL10_C (19h) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

7.2.2 MASTER_CONFIG (1Ah) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

7.2.3 FUNC_SRC (53h) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

7.2.4 SLV0_ADD (02h), SLV0_SUBADD (03h), SLAVE0_CONFIG (04h) . . . 73

7.2.5 SLV1_ADD (05h), SLV1_SUBADD (06h), SLAVE1_CONFIG (07h) . . . 74

7.2.6 SLV2_ADD (08h), SLV2_SUBADD (09h), SLAVE2_CONFIG (0Ah) . . . 75

7.2.7 SLV3_ADD (0Bh), SLV3_SUBADD (0Ch), SLAVE3_CONFIG (0Dh) . . 76

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7.2.8 DATAWRITE_SRC_MODE_SUB_SLV0 (0Eh) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

7.2.9 SENSORHUBx_REG 寄存器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

7.3 传感器集合（sensor hub）全通功能 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

7.3.1 全通功能使能 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

7.3.2 全通功能禁用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

7.4 传感器集合（sensor hub）模式示例 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

7.5 磁力计硬铁 / 软铁校正 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80

7.5.1 硬铁校正 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

7.5.2 软铁校正 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82

7.5.3 得到磁力计补偿数据 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82

7.5.4 铁磁示例 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83

8 先进先出（FIFO）缓冲器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

8.1 FIFO 寄存器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88

8.1.1 FIFO_CTRL1 (06h) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88

8.1.2 FIFO_CTRL2 (07h) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

8.1.3 FIFO_CTRL3 (08h) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

8.1.4 FIFO_CTRL4 (09h) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

8.1.5 FIFO_CTRL5 (0Ah) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91

8.1.6 FIFO_STATUS1 (3Ah) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92

8.1.7 FIFO_STATUS2 (3Bh) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92

8.1.8 FIFO_STATUS3 (3Ch) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93

8.1.9 FIFO_STATUS4 (3Dh) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

8.1.10 FIFO_DATA_OUT_L (3Eh) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

8.1.11 FIFO_DATA_OUT_H (3Fh) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

8.2 FIFO 模式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

8.2.1 旁路模式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

8.2.2 FIFO 模式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

8.2.3 连续模式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96

8.2.4 连续 -FIFO 模式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98

8.2.5 旁路 - 连续模式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100

8.3 设置 FIFO 触发、 FIFO ODR 和抽取因子 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

8.3.1 使用 FIFO 时 ODR 变化步骤 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

8.4 从 FIFO 恢复数据 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

8.5 FIFO 模式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

8.5.1 示例 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105

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