ICM42607 — STM32F103C8T6 + ICM-42607-P 六轴姿态解算

基于 STM32F103C8T6（72MHz）通过 SPI1 读取 ICM-42607-P 六轴 IMU，使用 Mahony 滤波解算姿态角，经 USART1 实时输出横滚 / 俯仰 / 偏航角。

功能特性

• SPI1 读取 ICM-42607-P（加速度计 ±4g / 陀螺仪 ±2000dps / ODR 100Hz），驱动见 Core/BSP/ICM42607.c
• Mahony 姿态解算（加速度计单位 g、陀螺仪单位 rad/s，符合算法要求），见 Core/BSP/mahony.c
• 上电自动陀螺零偏标定（模块静止约 5 秒，无需手动校准）
• TIM4 定时器驱动 100Hz 采样 + 解算，主循环 10Hz 串口输出 R / P / Y 角度（0.1° 分辨率）
• 标定后偏航漂移实测约 0.1°/50s（无磁力计，长时间仍会缓慢漂移）

硬件需求与接线

器件	引脚	说明
ICM-42607-P	PA5 → SCK，PA6 ← MISO，PA7 → MOSI，PB0 → CS	SPI1，Mode 0
ICM-42607-P 供电	3V3 / GND
USART1	PA9 (TX) / PA10 (RX)	115200-8N1，姿态角输出
调试器	PA13/PA14 (SWD)	ST-Link / J-Link / DAP

常见 F103C8T6 最小系统板（"蓝板"）即可直接使用。

软件架构

TIM4 中断 (1ms)
  └─ 每 10 次 → ICM42607_ReadData(&imu)       ← 100Hz 读传感器
             └─ Mahony_update(&filter, dt=0.01) ← 100Hz 姿态解算
主循环 (10Hz)
  └─ 串口打印 filter.roll / pitch / yaw

上电运行流程：

1. 打印初始化诊断行（WHO_AM_I 校验、寄存器回读）
2. 静默约 5 秒 —— 陀螺零偏标定（期间模块必须静止，无串口输出属正常）
3. 开始以 10Hz 打印姿态角：R +12.3 P -5.6 Y +45.0 deg

工程结构

ICM42607/
├── Core/
│   ├── BSP/                # 自定义驱动: ICM42607.c/.h, mahony.c/.h
│   ├── Inc/                # CubeMX 生成头文件
│   └── Src/                # CubeMX 生成源码 + main.c
├── Drivers/                # STM32F1xx HAL 库 + CMSIS (自包含)
├── cmake/                  # CMake 工具链文件 + CubeMX 子构建
├── CMakeLists.txt
├── CMakePresets.json       # 已配置 Debug / Release 等 preset
├── ICM52607.ioc            # STM32CubeMX 工程
├── STM32F103XX_FLASH.ld    # 链接脚本
└── startup_stm32f103xb.s   # 启动文件

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构建方式

一、CMake 构建（CLion / VSCode / 命令行）

环境准备（三种方式通用）

1. 安装 STM32CubeCLT（官网，含 arm-none-eabi-gcc、CMake、Ninja、OpenOCD、STM32CubeProgrammer）
   • 或分别安装：GNU Arm Embedded Toolchain + CMake ≥ 3.22 + Ninja
2. 将工具链 bin 目录加入 PATH（cmake/gcc-arm-none-eabi.cmake 从 PATH 查找 arm-none-eabi-）

方式 1：CLion（推荐，参考 keysking 的教程）

CLion 已内置嵌入式开发支持，适合图形化编辑 + 一键下载调试：

1. File → Open 选择项目文件夹，CLion 自动识别 CMakeLists.txt
2. Settings → Build, Execution, Deployment → Toolchains：新建工具链，Compiler 选择 arm-none-eabi-gcc
3. Settings → Embedded Development：配置 OpenOCD 路径与 ST-Link 接口
4. 选择 Debug 构建配置，编译后可通过 OpenOCD Download & Run 直接烧录调试

参考：keysking 图文教程《用 clion 和 stm32cube 开发 stm32》 及《【干货】CLion开发STM32轻松搞定！》《【CLion+STM32】拒绝报错，搞懂CMake才能真的爽！》系列视频；keysking 的完整入门路径见《keysking的STM32教程》。

方式 2：VSCode

1. 安装扩展：CMake Tools、Cortex-Debug、串口监视器（如 Serial Monitor）
2. CMake Tools 会自动识别仓库内的 CMakePresets.json，选择 Debug preset，工具链指向 arm-none-eabi
3. 构建后配置 launch.json 使用 Cortex-Debug + OpenOCD 烧录调试（interface/stlink.cfg + target/stm32f1x.cfg）
4. 打开串口监视器（115200）查看姿态角输出

方式 3：命令行（适合熟悉工具链的操作者）

# 1. 配置 + 构建
cmake --preset Debug
cmake --build build/Debug

# 产物: build/Debug/ICM52607.elf (+ .map)
# 如需 .bin: arm-none-eabi-objcopy -O binary build/Debug/ICM52607.elf ICM52607.bin

# 2. 烧录 (任选其一, 需要连接 ST-Link 等调试器)
STM32_Programmer_CLI -c port=SWD -w build/Debug/ICM52607.elf -v
# openocd -f interface/stlink.cfg -f target/stm32f1x.cfg -c "program build/Debug/ICM52607.elf verify reset exit"
# st-flash write build/Debug/ICM52607.elf

二、Keil MDK 构建

本仓库默认使用 CMake 构建系统，Keil 需要从 .ioc 重新生成工程：

1. 安装 Keil MDK 5 + 器件支持包（Keil.STM32F1xx_DFP）
2. 用 STM32CubeMX 打开 ICM52607.ioc，Project Manager 中 Toolchain/IDE 选择 MDK-ARM，Generate Code
3. 打开生成的 ICM52607.uvprojx，手动添加 BSP 文件：
   • 新建分组（如 "BSP"），添加 Core/BSP/ICM42607.c、Core/BSP/mahony.c
   • Options → C/C++ → Include Paths 添加 Core\BSP（否则找不到头文件）
4. 编译（ARM Compiler 6）→ Options → Debug 选择调试器 → 烧录运行

重新生成代码时，main.c 等文件中 USER CODE BEGIN/END 区块内（初始化、定时器回调、打印逻辑）及 Core/BSP/ 目录（CubeMX 不认识的自定义目录）均不会被覆盖，可放心生成。

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注意事项

• 标定时必须静止：上电后 5 秒为陀螺零偏标定（Mahony_CalibrateGyro），期间移动会导致标定值错误
• yaw 会缓慢漂移：无磁力计，偏航角无绝对参考，长时间使用建议外接磁力计（如 AK09916）或定期重新标定
• 串口输出：115200-8N1，R/P/Y 单位度（deg）
• 修改传感器量程时需同步修改 ICM42607.h 中的灵敏度常数（8192 LSB/g、16.4 LSB/dps），否则姿态解算会出错

参考

• keysking 的 STM32 教程系列（Bilibili）
• 用 clion 和 stm32cube 开发 stm32（keysking）
• TDK ICM-42607-P 产品页