概述

Qvar，全稱為電荷變化檢測（Qvar stands for "Quasi-static VARiation"），是一種用于檢測電荷變化的技術。這種技術通常用于傳感器和其他電子設備中，特別是在慣性測量單元（IMU）和微機電系統（MEMS）技術中。Qvar 技術可以用于檢測微小的電荷變化，這些變化可能是由于物理運動、環境變化或其他因素導致的。 在 LSM6DSV16X 這類先進的 IMU 中，Qvar 技術用于增強用戶界面功能，如輕觸、雙擊、三擊、長按或滑動手勢。它通過檢測和解析與這些手勢相關的微小電荷變化，來實現高度精準和靈敏的用戶交互。 最近在弄ST和瑞薩RA的課程，需要樣片的可以加群申請：615061293 。

視頻教學

https://www.bilibili.com/video/BV1Vb4y1j7Mt/

樣品申請

https://www.wjx.top/vm/OhcKxJk.aspx#

源碼下載

https://download.csdn.net/download/qq_24312945/88615379

生成STM32CUBEMX

用STM32CUBEMX生成例程，這里使用MCU為STM32WB55RG。 配置時鐘樹，配置時鐘為32M。

串口配置

查看原理圖，PB6和PB7設置為開發板的串口。

配置串口。

IIC配置

配置IIC為快速模式，速度為400k。

CS和SA0設置

串口重定向

打開魔術棒，勾選MicroLIB

在main.c中，添加頭文件，若不添加會出現 identifier "FILE" is undefined報錯。

/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "stdio.h"
/* USER CODE END Includes */

函數聲明和串口重定向：

/* USER CODE BEGIN PFP */
int fputc(int ch, FILE *f){
    HAL_UART_Transmit(&huart1 , (uint8_t *)&ch, 1, 0xFFFF);
    return ch;
}
/* USER CODE END PFP */

參考程序

https://github.com/STMicroelectronics/lsm6dsv16x-pid/tree/main

初始換管腳

由于需要向LSM6DSV16X_I2C_ADD_L寫入以及為IIC模式。

所以使能CS為高電平，配置為IIC模式。 配置SA0為高電平。

printf("123123123");
  lsm6dsv16x_reset_t rst;
  stmdev_ctx_t dev_ctx;
  /* Initialize mems driver interface */
  dev_ctx.write_reg = platform_write;
  dev_ctx.read_reg = platform_read;
  dev_ctx.handle = &SENSOR_BUS;


  HAL_GPIO_WritePin(CS_GPIO_Port, CS_Pin, GPIO_PIN_SET);
  HAL_GPIO_WritePin(SA0_GPIO_Port, SA0_Pin, GPIO_PIN_RESET);

獲取ID

可以向WHO_AM_I (0Fh)獲取固定值，判斷是否為0x70。

lsm6dsv16x_device_id_get為獲取函數。

對應的獲取ID驅動程序,如下所示。

/* Wait sensor boot time */
  platform_delay(BOOT_TIME);
  /* Check device ID */
  lsm6dsv16x_device_id_get(&dev_ctx, &whoamI);
    printf("LSM6DSV16X_ID=0x%x,whoamI=0x%x",LSM6DSV16X_ID,whoamI);
  if (whoamI != LSM6DSV16X_ID)
    while (1);

復位操作

可以向CTRL3 (12h)的SW_RESET寄存器寫入1進行復位。

lsm6dsv16x_reset_set為重置函數。

對應的驅動程序,如下所示。

/* Restore default configuration */
  lsm6dsv16x_reset_set(&dev_ctx, LSM6DSV16X_RESTORE_CTRL_REGS);
  do {
    lsm6dsv16x_reset_get(&dev_ctx, &rst);
  } while (rst != LSM6DSV16X_READY);

BDU設置

在很多傳感器中，數據通常被存儲在輸出寄存器中，這些寄存器分為兩部分：MSB和LSB。這兩部分共同表示一個完整的數據值。例如，在一個加速度計中，MSB和LSB可能共同表示一個加速度的測量值。 連續更新模式（BDU = '0'）：在默認模式下，輸出寄存器的值會持續不斷地被更新。這意味著在你讀取MSB和LSB的時候，寄存器中的數據可能會因為新的測量數據而更新。這可能導致一個問題：當你讀取MSB時，如果寄存器更新了，接下來讀取的LSB可能就是新的測量值的一部分，而不是與MSB相對應的值。這樣，你得到的就是一個“拼湊”的數據，它可能無法準確代表任何實際的測量時刻。 塊數據更新（BDU）模式（BDU = '1'）：當激活BDU功能時，輸出寄存器中的內容不會在讀取MSB和LSB之間更新。這就意味著一旦開始讀取數據（無論是先讀MSB還是LSB），寄存器中的那一組數據就被“鎖定”，直到兩部分都被讀取完畢。這樣可以確保你讀取的MSB和LSB是同一測量時刻的數據，避免了讀取到代表不同采樣時刻的數據。 簡而言之，BDU位的作用是確保在讀取數據時，輸出寄存器的內容保持穩定，從而避免讀取到拼湊或錯誤的數據。這對于需要高精度和穩定性的應用尤為重要。 可以向CTRL3 (12h)的BDU寄存器寫入1進行開啟。

對應的驅動程序,如下所示。

/* Enable Block Data Update */
  lsm6dsv16x_block_data_update_set(&dev_ctx, PROPERTY_ENABLE);

Qvar 功能的實現和配置

1. Qvar 傳感器功能： ○ LSM6DSV16X 內置了 Qvar 傳感器，能夠檢測連接到設備的外部電極附近的電荷變化。
2. 激活 Qvar 功能： ○ 通過設置 CTRL7（16h）寄存器中的 AH_QVAR_EN 位為 1，可以激活 Qvar 通道。
3. 加速度計設置要求： ○ 當啟用 Qvar 通道時，加速度計必須設置為高性能模式或正常模式。
4. 數據準備信號： ○ Qvar 數據準備好的信號由 STATUS_REG（1Eh）寄存器中的 AH_QVARDA 位表示。這個信號可以通過設置 CTRL7（16h）寄存器中的 INT2_DRDY_AH_QVAR 位為 1，來驅動到 INT2 引腳。
5. Qvar 數據輸出： ○ Qvar 數據以 16 位二進制補碼形式提供，在 AH_QVAR_OUT_L（3Ah）和 AH_QVAR_OUT_H（3Bh）寄存器中以固定 240 Hz 的速率輸出。
6. 數據處理： ○ Qvar 數據也可以被機器學習核心（MLC）/有限狀態機（FSM）邏輯處理。
7. 接口模式限制： ○ Qvar 功能僅在 I2C 接口的模式 1 連接模式下可用。當使用 Qvar 時，不支持 I2C 主接口（模式 2）和輔助 SPI（模式 3）。
8. 外部電極連接： ○ 外部電極需要連接到引腳 2（SDx/AH1/Qvar1）和/或引腳 3（SCx/AH2/Qvar2）。
9. 輸入阻抗選擇： ○ 通過在 CTRL7（16h）寄存器中適當設置 AH_QVAR_C_ZIN_[1:0] 位，可以選擇 Qvar 緩沖器的等效輸入阻抗。

設置量程和速率

速率可以通過CTRL1 (10h)設置加速度速率。

設置加速度量程可以通過CTRL8 (17h)進行設置。

設置加速度的量程和速率可以使用如下函數。

lsm6dsv16x_xl_data_rate_set(&dev_ctx, LSM6DSV16X_ODR_AT_15Hz);
  lsm6dsv16x_xl_full_scale_set(&dev_ctx, LSM6DSV16X_2g);

配置過濾鏈

/* Configure filtering chain */
  filt_settling_mask.drdy = PROPERTY_ENABLE;
  filt_settling_mask.irq_xl = PROPERTY_ENABLE;
  filt_settling_mask.irq_g = PROPERTY_ENABLE;
  lsm6dsv16x_filt_settling_mask_set(&dev_ctx, filt_settling_mask);
  lsm6dsv16x_filt_xl_lp2_set(&dev_ctx, PROPERTY_ENABLE);
  lsm6dsv16x_filt_xl_lp2_bandwidth_set(&dev_ctx, LSM6DSV16X_XL_STRONG);

激活 Qvar 功能

通過設置 CTRL7（16h）寄存器中的 AH_QVAR_EN 位為 1，可以激活 Qvar 通道。

/* Enable AH/QVAR function */
  qvar_mode.ah_qvar_en = 1;
  lsm6dsv16x_ah_qvar_mode_set(&dev_ctx, qvar_mode);

獲取Qvar數據

可以通過STATUS_REG (1Eh)的AH_QVARDA獲取數據是否準備好。

Qvar 數據以 16 位二進制補碼形式提供，在 AH_QVAR_OUT_L（3Ah）和 AH_QVAR_OUT_H（3Bh）寄存器中以固定 240 Hz 的速率輸出。

/* Read output only if new values are available */
    lsm6dsv16x_all_sources_get(&dev_ctx, &all_sources);
    if ( all_sources.drdy_ah_qvar ) {
      lsm6dsv16x_ah_qvar_raw_get(&dev_ctx, &data);
            printf("QVAR [mV]:%6.2frn", lsm6dsv16x_from_lsb_to_mv(data));

    }        
        HAL_Delay(10);

演示

觸摸上按鍵。

觸摸下按鍵。

審核編輯：湯梓紅