1、背景：
需要監測風機的啓動與停止，希望通過測量其振動頻率來輔助判定。
2、傳感器：
傳統的振動傳感器如下圖，其有兩個缺點：一是測量精度低，對於微小的振動不敏感；二是無法測出分頻信號。
選擇使用LSM6DSL加速度/角速度傳感器。傳感器所在的板子爲X-NUCLEO-IKSO1A2。如下圖所示。
LSM6DSL可以測量出三軸方向的加速度和角速度，而我們監測振動只需要加速度信息。
3、建工程：
首先使用的開發底板是ST官方的MB1136。所有相關的資料會在下方給出鏈接。
習慣使用Stm32cubeMX快速建立工程。根據選用開發板的主芯片型號以及傳感器鏈接的引腳，佔用的資源進行配置。最終一鍵生成工程。（關於如何使用stm32MX，可自行度娘，也可在下方討論）
值得一提的是：
（1）配置I2C時，需要使用“快速模式”，速度設置爲最大（400000Hz），這樣可以加快和加速度傳感器之間的通信。加速度傳感器的輸出頻率也就可以儘可能提升。實際在測試時發現，在最快的IIC通信速度下，傳感器最大可以設置的輸出頻率爲3.33KHz。
（2）配置一箇中斷輸入引腳，接收傳感器數據準備好時發來的中斷。（也可以自行去讀取某狀態位）
（3）ST下載口自帶的串口，波特率爲固定的9600.如果想要更高，需要單獨接線。（我就是單獨接線，設置爲115200）
接下來是去工程裏編寫代碼，相信大家都可以編出屬於自己邏輯的代碼。我的邏輯思路如下：
（1）初始化設備和傳感器
（2）傳感器啓動，準備好一組加速度數據（3個數據，X,Y,Z），產生引腳中斷。
（3）F401RE接收到中斷，讀取6個字節（3個加速度的值）。（直接讀取的是補碼的形式，而加速度值有正負，需要我們定義變量時使用int16）
（4）將一組數據（3方向加速度）進行矢量計算，求得其模長ACC。將ACC存入數組直到存滿。（考慮到單片機存儲空間有限，因而採用模長的數組，1024個double數據）
（5）存滿後，不再存儲，置爲標誌位，進行FFT快速傅里葉變換。相關知識參考自：https://blog.csdn.net/yga_airspace/article/details/86688278 。
該鏈接裏面有C語言代碼，可以直接運行。在使用時需要注意輸入參數關係：
FFT需要定義多個與模長數組同樣大小的數組，比較費空間。
double pr[NUM],pi[NUM],fr[NUM],fi[NUM];
（6）變換得到的結果被存在pr[1024]中，如果需要觀察變換得到的結果，可以將這個數組裏的double數據 打印到窗口助手中，再用excel觀察變換結果。（打印時，單個數據接換行（\n\r），串口助手中打印的一列數據，直接複製到excel中）。得到的數據列表中第一個爲直流分量，可以刪除。另外因爲某種原因，剩餘數據構成的圖像呈現左右對稱的情況，我們在顯示時只取一半就好。如下圖所示，傳感器放在電腦主機上，測量主機風扇的振動。共計1024個採樣點。輸出頻率爲833Hz。（提高採樣點個數，橫座標會向右移動。提高輸出頻率，橫座標會向左移動）（同樣是1024個採樣點，833Hz輸出頻率對應145，1.66KHz輸出頻率對應72, 3.33KHz輸出頻率對應35）。
（7）橫座標與振動頻率有着直接的關係。我通過模擬輸入數據觀察發現，採樣點數爲1024時，傅里葉變換後得到的峯峯極大值的很座標與實際的頻率一致(略有偏移，可以理解)。
模擬輸入pr[1024],包括10Hz，20Hz，30Hz，40Hz，50Hz，60Hz，70Hz，80Hz，90Hz。（參考頻率和角速度之間的關係）
for(i=0;i<1024;i++) {
pr[i]=cos(2*PI*0.001*i*10)+cos(2*PI*0.001*i*20)+cos(2*PI*0.001*i*30)+cos(2*PI*0.001*i*40)+cos(2*PI*0.001*i*50)+cos(2*PI*0.001*i*60)+cos(2*PI*0.001*i*70)+cos(2*PI*0.001*i*80)+cos(2*PI*0.001*i*90);
}
下圖只使用了其中的第1~128個點做圖（採樣點數還是1024）
4、編寫上位機
上述顯示的過程有點繁瑣，因而考慮編寫一個上位機用於實時調試。
下位機設備在進行轉換之後，直接通過串口，將數據發送到電腦。（每個double數字都先被轉換爲字符串，以字符串的形式發送。每個數據發送之後，追加發送一個換行符\n,發送完所有數據之後，發送一個'#'）
上位機編寫，使用的是Qt和C++。具體的實現和源代碼感興趣的童鞋可以問我要一下。
我最方案是，1024個採樣點數組，傳感器3.33KHz輸出頻率。電腦主機的頻率被測爲35Hz（2100轉每分鐘）。
純屬個人經驗總結，如有錯誤，歡迎討論！