07｜ICM42688 姿态模块：驱动、标定与 Fusion 融合

ICM42688 同时提供三轴加速度和三轴角速度。当前工程已经包含寄存器驱动、MSPM0G35XX I²C 适配、静止标定、坐标映射和 Fusion 姿态融合，但默认构建没有启用它。

⚠️ Warning

本篇介绍的是“代码已经实现的接入链”，不是“当前整车已经依赖 IMU 完成任务”。没有提供本次硬件实测日志、静态噪声统计或动态姿态对照，因此不能声称精度与长期稳定性已验收。

1. 三层结构

ICM42688 寄存器驱动
        ↓ 原始六轴 / 量程换算
MSPM0G35XX I²C 与中断适配
        ↓ 采样状态
坐标映射、静止标定、Fusion
        ↓
roll / pitch / yaw 与诊断状态

BSP 不直接依赖某一辆车的姿态用途，而是通过传输函数和延时函数访问总线。应用层提供 MSPM0G35XX 的 I²C 实现，并把传感器坐标变换到车体坐标。

icm42688_init() 的关键步骤为：

任一步失败都会返回明确状态，而不是继续产生看似正常的零数据。ICM42688_AppState_t 还保存最近错误、错误次数、样本数和中断次数。

ICM42688_App_Transfer() 使用 MSPM0G35XX DriverLib 完成寄存器写入和读取，并检查 NACK、仲裁丢失、总线异常与超时。接收长度与参数也在发起传输前验证。

它采用轮询等待，但每条等待路径都有超时。对于非抢占式调度器，这比无限等待安全；不过一次超时仍会占用当前任务执行窗口，因此启用后应实测最坏耗时是否影响 5 ms 循迹和 10 ms 控制任务。

icm42688_read_raw() 连续读取 12 字节，并按大端格式解码为三轴加速度和三轴角速度。icm42688_scale_sample() 再根据当前量程换成 g 和 °/s。

驱动默认配置在代码中为：

传感器内部输出速率为 1 kHz，不代表应用层以 1 kHz 运行。当前 IMU 任务周期配置为 20 ms，即应用更新口径为 50 Hz；两者必须区分。

安装方向会改变三轴含义。ICM42688_App_MapToBody() 通过轴选择和正负号宏，把传感器 X/Y/Z 映射为车体前、左、上三个方向。

传感器坐标 ──轴交换/符号修正──> 车体坐标

坐标映射错误时，静止加速度方向、转弯时 yaw 符号和俯仰/横滚都会混乱。不要靠修改融合参数补偿安装方向错误。

姿态尚未有效时，应用先判断设备是否静止：

只有连续满足静止条件的样本才参与陀螺仪零偏平均；一旦运动，累计清零并重新开始。当前标定时长由 3 秒和 20 ms 采样周期共同换算为样本数。

这是一种启动零偏标定，不等同于完整温漂标定。若环境温度变化明显，仍需额外的长期测试与补偿模型。

代码引入 xioTechnologies Fusion 的 AHRS 与 Bias 模块。标定完成后，每次更新：

没有磁力计时，roll 和 pitch 可利用重力方向约束，yaw 缺少绝对航向参考，会随陀螺零偏逐渐漂移。因此它适合短时姿态观测，但不能天然替代绝对航向传感器。

ICM42688 的 GPIO 中断只设置 Flag_IMU_Ready 并累计中断次数。Task_IMU() 周期调用 ICM42688_App_Update()，读取中断状态、原始六轴、物理量和姿态。

即使没有观察到数据就绪标志，当前更新函数仍会尝试读取样本。启用前应验证：

代码层需要同时满足：

如果只把宏打开就直接把 yaw 接入转向闭环，风险很高。应先完成静态、缓慢旋转、往返转动和长时间漂移测试。