第 5 章：QMI8658 IMU（I2C 读取）

5.1 知识要点

• ESP-IDF I2C Master 新 API（v5.x）的总线与设备配置
• QMI8658 寄存器映射与初始化序列
• 加速度计（±8g）和陀螺仪（±2048 dps）的量程与灵敏度
• 原始数据到物理量的换算公式

5.2 课程内容

QMI8658 是一款六轴惯性测量单元（IMU），集成三轴加速度计和三轴陀螺仪，通过 I2C 接口与 ESP32-S3 通信。OSRCORE 将其配置为 1000 Hz 输出速率，为姿态解算提供高频传感器数据。

5.3 基础学习

I2C Master 新 API 架构

ESP-IDF v5.x 引入了新的 I2C Master API，采用总线-设备两级结构：

• i2c_new_master_bus()：创建总线句柄，配置 SDA/SCL 引脚和时钟
• i2c_master_bus_add_device()：在总线上添加设备，配置地址和速率
• i2c_master_transmit() / i2c_master_transmit_receive()：执行传输

QMI8658 关键寄存器

寄存器	地址	说明
WHO_AM_I	0x00	芯片 ID（应为 0x05）
CTRL1	0x02	SPI/I2C 配置
CTRL2	0x03	加速度计量程/ODR
CTRL3	0x04	陀螺仪量程/ODR
CTRL7	0x08	使能加速度计+陀螺仪
AX_L	0x35	加速度 X 低字节（共 12 字节）

数据换算

加速度（g）= raw_int16 / 4096.0   （±8g 量程，灵敏度 4096 LSB/g）
角速度（dps）= raw_int16 / 16.0   （±2048 dps 量程，灵敏度 16 LSB/dps）
温度（°C）= raw_int16 / 256.0 + 25.0

5.4 程序学习

I2C 总线与设备初始化：

i2c_master_bus_config_t bus_cfg = {
    .i2c_port      = I2C_NUM_0,
    .sda_io_num    = 10,
    .scl_io_num    = 11,
    .clk_source    = I2C_CLK_SRC_DEFAULT,
    .glitch_ignore_cnt = 7,
    .flags.enable_internal_pullup = true,
};
i2c_master_bus_handle_t bus;
ESP_ERROR_CHECK(i2c_new_master_bus(&bus_cfg, &bus));

i2c_device_config_t dev_cfg = {
    .dev_addr_length = I2C_ADDR_BIT_LEN_7,
    .device_address  = 0x6B,
    .scl_speed_hz    = 400000,
};
i2c_master_dev_handle_t dev;
ESP_ERROR_CHECK(i2c_master_bus_add_device(bus, &dev_cfg, &dev));

读取寄存器（写地址后读数据）：

static esp_err_t qmi_read(i2c_master_dev_handle_t dev,
                           uint8_t reg, uint8_t *buf, size_t len)
{
    return i2c_master_transmit_receive(dev, &reg, 1, buf, len, 100);
}

读取并换算 IMU 数据：

qmi8658_data_t d;
if (qmi8658_read(&d)) {
    printf("ax=%.3f ay=%.3f az=%.3f  gx=%.2f gy=%.2f gz=%.2f  T=%.1f\n",
           d.ax, d.ay, d.az, d.gx, d.gy, d.gz, d.temp);
}

5.5 课程总结

本章掌握了 ESP-IDF I2C Master 新 API 的使用方式，学会了 QMI8658 的初始化和数据读取。IMU 数据是姿态解算的原始输入，第 10 章将在此基础上实现 Madgwick AHRS 算法。

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