本节介绍实验：使用stm32f1HAL库读取wetIMU——JY61P数据并且在vofa上位机上显示出IMU的实时波形图

IMU-JY61P 简介

IMU-JY61P 是一款六轴惯性测量单元（IMU），集成了三轴加速度计和三轴陀螺仪，常用于姿态检测、运动跟踪、无人机导航、机器人控制等应用。其核心功能是通过传感器数据融合（如卡尔曼滤波）输出俯仰角（Pitch）、横滚角（Roll）和偏航角（Yaw）。

主要参数

  • 传感器类型：三轴加速度计（±16g） + 三轴陀螺仪（±2000°/s）
  • 通信接口：TTL 串口（默认波特率 9600）
  • 输出频率：最高 100Hz
  • 工作电压：3.3V–5V
  • 尺寸与重量：约 21mm × 15mm，轻量化设计

典型应用场景

  1. 无人机飞控：实时反馈飞行姿态，辅助稳定控制。
  2. 机器人导航：结合轮式编码器实现航位推算（Dead Reckoning）。
  3. 运动分析：如人体动作捕捉或体育训练设备。
  4. 虚拟现实（VR）：头部姿态跟踪。

使用注意事项

  • 校准：初次使用需进行静态校准（放置水平静止状态数秒）。
  • 数据解析：串口输出为二进制格式，需根据协议文档解析。示例数据帧格式： 
    0x55 0x53 [Pitch_L] [Pitch_H] [Roll_L] [Roll_H] [Yaw_L] [Yaw_H] [校验和]
  • 电磁干扰：避免靠近电机或高压线路，可能影响传感器精度。

常见问题排查

  • 无数据输出：检查电源是否稳定，串口波特率是否匹配。
  • 角度漂移：重新校准或检查安装位置是否振动过大。
  • 通信错误：确保接线正确（TX/RX 交叉连接），避免信号干扰。

如需更高级功能（如四元数输出），可参考厂商提供的配置指令通过串口发送特定命令调整模块参数。

Vofa+上位机简介

Vofa+是一款开源的跨平台上位机软件，支持Windows、Linux和macOS系统，主要用于嵌入式开发中的数据可视化、调试和通信。其核心功能包括串口/UDP/TCP通信、数据波形显示、控件交互、协议解析（如自定义协议、JSON、FireWater协议等），适合与STM32、ESP32等嵌入式设备配合使用。

主要功能

多协议支持

  • FireWater协议：轻量级帧格式，支持浮点、整型数据流。
  • RawData模式：直接解析原始字节流。
  • JSON格式：便于结构化数据传输。

数据可视化

  • 动态波形显示（支持多通道曲线、散点图、柱状图等）。
  • 3D图形渲染（如点云、三维坐标系）。
  • 仪表盘、滑动条、按钮等交互控件。

通信方式

  • 串口（RS232/485）、UDP、TCP客户端/服务端。
  • 支持自定义波特率、数据位、校验位等参数。

使用方法

1. 安装与配置

  • 从官网（https://www.vofa.plus/）下载对应系统的安装包。
  • 运行后选择通信方式（如串口），配置端口号、波特率等参数。

2. 数据发送与接收

  • 嵌入式端：通过FireWater协议发送数据帧，例如C语言示例： 
    // 发送浮点数组（FireWater协议帧尾为0x00 0x00 0x80 0x7f）
float data[3] = {1.2, 3.4, 5.6};
printf("data:%f,%f,%f\\n", data[0], data[1], data[2]);  // 文本模式
// 或直接发送二进制帧（需添加帧尾）
  • Vofa+设置：在协议选项中选择对应的解析方式（如FireWater），绑定变量名到波形控件。

3. 波形与控件绑定

  • 拖拽波形图控件到界面，绑定接收到的数据通道（如data[0]）。
  • 添加按钮或滑动条，通过脚本控制下位机参数（如发送motor_speed=1000）。

调试技巧

  • 数据丢失问题：检查波特率匹配性，或改用UDP/TCP降低串口负载。
  • 协议解析错误：确保帧尾标识正确，或使用RawData模式手动解析。
  • 实时性优化：减少发送频率，或启用Vofa+的“数据压缩”功能。

扩展应用

  • 与Python脚本联动，通过UDP实现自动化测试。
  • 结合Jupyter Notebook进行数据分析（需额外导出CSV/Excel功能）。

注意事项

  • 开源版本功能足够应对大部分场景，企业版支持更高级功能（如插件开发）。
  • 建议结合文档（GitHub Wiki）学习高级用法。

CubeMX配置

在CubeMX选配好单片机后点击【System Core】——【SYS】——【Debug】选择Serial Wire

然后配置时钟，点击【RCC】在高速时钟和低速时钟选择晶振

然后将时钟配置为72MHz

打开USART1和USART2，选择“异步模式”，波特率选择9600（注意这里USART1选择9600；USART2选择115200）

打开USART1和USART2的中断，配置好后如下图所示（这里也可以习惯性地打开板载led——pc13方便检测后面代码有没有出错）：

输入文件名称——选择【MDK-ARM】——创建工程

代码部分

/* USER CODE BEGIN Header */
/**
  ******************************************************************************
  * @file           : main.c
  * @brief          : Main program body
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * Copyright (c) 2025 STMicroelectronics.
  * All rights reserved.
  *
  * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file
  * in the root directory of this software component.
  * If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.
  *
  ******************************************************************************
  */
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */

#include <math.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>

/* USER CODE END Includes */

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */

#define ACC_DATA_TYPE 0x51
#define GYRO_DATA_TYPE 0x52
#define ANGLE_DATA_TYPE 0x53

/* USER CODE END PTD */

/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */

/* USER CODE END PD */

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */

/* USER CODE END PM */

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
UART_HandleTypeDef huart1;
UART_HandleTypeDef huart2;

/* USER CODE BEGIN PV */

// 定义结构体存储解析后的数据
typedef struct {
    float acc[3];
    float gyro[3];
    float angle[3];
} IMU_Data;

IMU_Data imu_data = {0};

// USART1接收缓冲区
uint8_t usart1_rx_buf[11];
uint8_t usart1_rx_index = 0;
uint8_t usart1_rx_byte;

// 用于解析的临时变量
int16_t ax, ay, az;
int16_t gx, gy, gz;
int16_t roll, pitch, yaw;

/* USER CODE END PV */

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_USART1_UART_Init(void);
static void MX_USART2_UART_Init(void);
/* USER CODE BEGIN PFP */

/* USER CODE END PFP */

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */

/* USER CODE END 0 */

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{

  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  MX_USART2_UART_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */

HAL_UART_Receive_IT(&huart1,&usart1_rx_byte ,1);//开启接收中断

  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
		// 每隔100ms发送数据到Vofa+
        HAL_Delay(100);
        
        // 按照FireWater格式发送九轴数据
	    printf("%.3f,%.3f,%.3f,%.3f,%.3f,%.3f,%.3f,%.3f,%.3f\n",
       imu_data.acc[0], imu_data.acc[1], imu_data.acc[2],
       imu_data.gyro[0], imu_data.gyro[1], imu_data.gyro[2],
       imu_data.angle[0], imu_data.angle[1], imu_data.angle[2]);
		
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

/**
  * @brief System Clock Configuration
  * @retval None
  */
void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};

  /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
  * in the RCC_OscInitTypeDef structure.
  */
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
  RCC_OscInitStruct.HSEPredivValue = RCC_HSE_PREDIV_DIV1;
  RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9;
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

  /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
  */
  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

/**
  * @brief USART1 Initialization Function
  * @param None
  * @retval None
  */
static void MX_USART1_UART_Init(void)
{

  /* USER CODE BEGIN USART1_Init 0 */

  /* USER CODE END USART1_Init 0 */

  /* USER CODE BEGIN USART1_Init 1 */

  /* USER CODE END USART1_Init 1 */
  huart1.Instance = USART1;
  huart1.Init.BaudRate = 9600;
  huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
  huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
  huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
  huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
  huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
  huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
  if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /* USER CODE BEGIN USART1_Init 2 */

  /* USER CODE END USART1_Init 2 */

}

/**
  * @brief USART2 Initialization Function
  * @param None
  * @retval None
  */
static void MX_USART2_UART_Init(void)
{

  /* USER CODE BEGIN USART2_Init 0 */

  /* USER CODE END USART2_Init 0 */

  /* USER CODE BEGIN USART2_Init 1 */

  /* USER CODE END USART2_Init 1 */
  huart2.Instance = USART2;
  huart2.Init.BaudRate = 115200;
  huart2.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
  huart2.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
  huart2.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
  huart2.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
  huart2.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
  huart2.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
  if (HAL_UART_Init(&huart2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /* USER CODE BEGIN USART2_Init 2 */

  /* USER CODE END USART2_Init 2 */

}

/**
  * @brief GPIO Initialization Function
  * @param None
  * @retval None
  */
static void MX_GPIO_Init(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
/* USER CODE BEGIN MX_GPIO_Init_1 */
/* USER CODE END MX_GPIO_Init_1 */

  /* GPIO Ports Clock Enable */
  __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

  /*Configure GPIO pin Output Level */
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_SET);

  /*Configure GPIO pin : PC13 */
  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_13;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
  HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);

/* USER CODE BEGIN MX_GPIO_Init_2 */
/* USER CODE END MX_GPIO_Init_2 */
}

/* USER CODE BEGIN 4 */

// 解析JY61P数据
void JY61P_Parse(uint8_t *buf) 
{
    switch (buf[1]) {
        case ACC_DATA_TYPE:
            ax = (int16_t)(buf[3]<<8 | buf[2]);
            ay = (int16_t)(buf[5]<<8 | buf[4]);
            az = (int16_t)(buf[7]<<8 | buf[6]);
            imu_data.acc[0] = ax / 32768.0 * 16.0;  // 量程±16g
            imu_data.acc[1] = ay / 32768.0 * 16.0;
            imu_data.acc[2] = az / 32768.0 * 16.0;
            break;
        case GYRO_DATA_TYPE:
            gx = (int16_t)(buf[3]<<8 | buf[2]);
            gy = (int16_t)(buf[5]<<8 | buf[4]);
            gz = (int16_t)(buf[7]<<8 | buf[6]);
            imu_data.gyro[0] = gx / 32768.0 * 2000.0;  // 量程±2000dps
            imu_data.gyro[1] = gy / 32768.0 * 2000.0;
            imu_data.gyro[2] = gz / 32768.0 * 2000.0;
            break;
        case ANGLE_DATA_TYPE:
            roll = (int16_t)(buf[3]<<8 | buf[2]);
            pitch = (int16_t)(buf[5]<<8 | buf[4]);
            yaw = (int16_t)(buf[7]<<8 | buf[6]);
            imu_data.angle[0] = roll / 32768.0 * 180.0;  // 量程±180°
            imu_data.angle[1] = pitch / 32768.0 * 180.0;
            imu_data.angle[2] = yaw / 32768.0 * 180.0;
            break;
        default:
            break;
    }
}

//中断回调
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
		if(huart -> Instance == USART1 )
		{
			uint8_t data = usart1_rx_byte ;
				if( usart1_rx_index == 0 && data != 0x55)
				{
						usart1_rx_index = 0;
				}
				else 
				{
						usart1_rx_buf[usart1_rx_index] = data;  // 存储数据
						usart1_rx_index ++;
						
						if(usart1_rx_index >= 11)
						{
							JY61P_Parse(usart1_rx_buf);
                usart1_rx_index = 0;
						}
				}
				HAL_UART_Receive_IT(&huart1 , &usart1_rx_byte , 1);
		}
}

//串口重定向
int fputc(int ch , FILE *f)
{
HAL_UART_Transmit(&huart2 , (uint8_t*)&ch,1,HAL_MAX_DELAY);
	return ch;
}

/* USER CODE END 4 */

/**
  * @brief  This function is executed in case of error occurrence.
  * @retval None
  */
void Error_Handler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
  /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */
  __disable_irq();
  while (1)
  {
  }
  /* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}

#ifdef  USE_FULL_ASSERT
/**
  * @brief  Reports the name of the source file and the source line number
  *         where the assert_param error has occurred.
  * @param  file: pointer to the source file name
  * @param  line: assert_param error line source number
  * @retval None
  */
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{
  /* USER CODE BEGIN 6 */
  /* User can add his own implementation to report the file name and line number,
     ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
  /* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */

这里有个细节，因为我们使用了串口重定向功能所以我们要勾选【Use MicroLIB】

完成之后编译下载

实验现象

我们打开VOFA 上位机选择串口——配置波特率，然后点击左上角蓝色的小点，当小点闪烁时说明数据正在接收

然后将坐标轴拖动到空白部分双击全屏，右键鼠标找到Y轴选择ALL

最后我们就能看到IMU读取的值

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