自从有了Iphone,各种新技术的普及程度越来越快,人们喜欢的不再是摔不坏的诺基亚,而是用户体验极佳的Iphone。
本章,我们介绍一种当今智能手机普遍具有的传感器:加速度传感器。在手机上,这个功能可以用来:自动切换横竖屏、玩游戏和切歌等。ALIENTEK战舰STM32开发板自带了加速度传感器:ADXL345。本章我们将使用STM32来驱动ADXL345,读取3个方向的重力加速度值,并转换为角度,显示在TFTLCD模块上。本章分为如下几个部分:
34.1 ADXL345简介
34.2 硬件设计
34.3 软件设计
34.4 下载验证
ADXL345是ADI公司的一款3轴、数字输出的加速度传感器。ADXL345是ADI公司推出的基于iMEMS技术的3轴、数字输出加速度传感器。该加速度传感器的特点有:
l 分辨率高。最高13位分辨率。
l 量程可变。具有+/-2g,+/-4g,+/-8g,+/-16g可变的测量范围。
l 灵敏度高。最高达3.9mg/LSB,能测量不到1.0°的倾斜角度变化。
l 功耗低。40~145uA的超低功耗,待机模式只有0.1uA。
l 尺寸小。整个IC尺寸只有3mm*5mm*1mm,LGA封装。
ADXL支持标准的I2C或SPI数字接口,自带32级FIFO存储,并且内部有多种运动状态检测和灵活的中断方式等特性。ADXL345传感器的检测轴如图34.1.1所示:
当ADXL345沿检测轴正向加速时,它对正加速度进行检测。在检测重力时用户需要注意,当检测轴的方向与重力的方向相反时检测到的是正加速度。图33.1.2所示为输出对重力的响应。
图34.1.2 ADXL345输出对重力的响应
图34.1.2列出了ADXL345在不同摆放方式时的输出,以便后续分析。接下来我们看看ADXL345的引脚图,如图34.1.3所示:
图34.1.3 ADXL345引脚图
ADXL345支持SPI和IIC两种通信方式,为了节省IO口,战舰STM32开发板采用的是IIC方式连接,官方推荐的IIC连接电路如图34.1.4所示:
图34.1.4 ADXL345 IIC模式连接电路
从上图可看出,ADXL345的连接十分简单,外围需要的器件也极少(就2个电容),如上连接(SDO/ALT ADDRESS接地),则ADXL345的地址为0X53(不含最低位),如果SDO/ALT ADDRESS接高,那么ADXL345的地址将变为0X1D(不含最低位)。IIC通信的时序我们在之前已经介绍过(第二十七章,IIC实验),这里就不再细说了。
最后,我们介绍一下ADXL345的初始化步骤。ADXL345的初始化步骤如下:
1) 上电
2) 等待1.1ms
3) 初始化命令序列
4) 结束
其中上电这个动作发生在开发板第一次上电的时候,在上电之后,等待1.1ms左右,就可以开始发送初始化序列了,初始化序列一结束,ADXL345就开始正常工作了。这里的初始化序列,最简单的只需要配置3个寄存器,如表34.1.1所示:
步骤 |
寄存器地址 |
寄存器名字 |
寄存器值 |
功能描述 |
1 |
0X31 |
DATA_FORMAT |
0X0B |
±16g,13位模式 |
2 |
0X2D |
POWER_CTL |
0X08 |
测量模式 |
3 |
0X2E |
INT_ENABLE |
0X80 |
使能DATA_READY中断 |
表34.1.1 ADXL345最简单的初始化命令序列
发送以上序列给ADXL345以后,ADXL345即开始正常工作。
ADXL345我们就介绍到这里,详细的介绍,请参考ADXL345的数据手册。
本实验采用STM32的3个普通IO连接ADXL345,本章实验功能简介:主函数不停的查询ADXL345的转换结果,得到x、y和z三个方向的加速度值(读数值),然后将其转换为与自然系坐标的角度,并将结果在LCD模块上显示出来。DS0来指示程序正在运行,通过按下WK_UP按键,可以进行ADXL345的自动校准(DS1用于提示正在校准)。
所要用到的硬件资源如下:
1) 指示灯DS0、DS1
2) WK_UP按键
3) TFTLCD模块
4) ADXL345
前3个,在之前的实例已经介绍过了,这里我们仅介绍ADXL345与战舰STM32开发板的连接。该接口与MCU的连接原理图如34.2.1所示:
从上图可以看出,ADXL345通过三根线与STM32开发板连接,其中IIC总线时和24C02以及RDA5820共用,接在PB10和PB11上面。ADXL345的两个中断输出,这里我们只用了一个,连接在STM32的PF11脚,另外这里的地址线是接3.3V,所以ADXL345的地址是0X1D,转换为0X3A写入,0X3B读取。
打开上一章的工程,首先在HARDWARE文件夹下新建一个ADXL345的文件夹。然后新建一个adxl345.c和adxl345.h的文件保存在JOYPAD文件夹下,并将这个文件夹加入头文件包含路径。
打开adxl345.c文件,输入如下代码:
#include "adxl345.h"
#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "math.h"
//初始化ADXL345.
//返回值:0,初始化成功;1,初始化失败.
u8 ADXL345_Init(void)
{
IIC_Init(); //初始化IIC总线
if(ADXL345_RD_Reg(DEVICE_ID)==0XE5) //读取器件ID
{
ADXL345_WR_Reg(DATA_FORMAT,0X2B);
//低电平中断输出,13位全分辨率,输出数据右对齐,16g量程
ADXL345_WR_Reg(BW_RATE,0x0A); //数据输出速度为100Hz
ADXL345_WR_Reg(POWER_CTL,0x28); //链接使能,测量模式
ADXL345_WR_Reg(INT_ENABLE,0x00); //不使用中断
ADXL345_WR_Reg(OFSX,0x00);
ADXL345_WR_Reg(OFSY,0x00);
ADXL345_WR_Reg(OFSZ,0x00);
return 0;
}
return 1;
}
//写ADXL345寄存器
//addr:寄存器地址
//val:要写入的值
//返回值:无
void ADXL345_WR_Reg(u8 addr,u8 val)
{
IIC_Start();
IIC_Send_Byte(ADXL_WRITE); //发送写器件指令
IIC_Wait_Ack();
IIC_Send_Byte(addr); //发送寄存器地址
IIC_Wait_Ack();
IIC_Send_Byte(val); //发送值
IIC_Wait_Ack();
IIC_Stop(); //产生一个停止条件
}
//读ADXL345寄存器
//addr:寄存器地址
//返回值:读到的值
u8 ADXL345_RD_Reg(u8 addr)
{
u8 temp=0;
IIC_Start();
IIC_Send_Byte(ADXL_WRITE); //发送写器件指令
temp=IIC_Wait_Ack();
IIC_Send_Byte(addr); //发送寄存器地址
temp=IIC_Wait_Ack();
IIC_Start(); //重新启动
IIC_Send_Byte(ADXL_READ); //发送读器件指令
temp=IIC_Wait_Ack();
temp=IIC_Read_Byte(0); //读取一个字节,不继续再读,发送NAK
IIC_Stop(); //产生一个停止条件
return temp; //返回读到的值
}
//读取ADXL的平均值
//x,y,z:读取10次后取平均值
void ADXL345_RD_Avval(short *x,short *y,short *z)
{
short tx=0,ty=0,tz=0;
u8 i;
for(i=0;i<10;i++)
{
ADXL345_RD_XYZ(x,y,z);
delay_ms(10);
tx+=(short)*x; ty+=(short)*y; tz+=(short)*z;
}
*x=tx/10; *y=ty/10; *z=tz/10;
}
//自动校准
//xval,yval,zval:x,y,z轴的校准值
void ADXL345_AUTO_Adjust(char *xval,char *yval,char *zval)
{
short tx,ty,tz;
u8 i;
short offx=0,offy=0,offz=0;
ADXL345_WR_Reg(POWER_CTL,0x00); //先进入休眠模式.
delay_ms(100);
ADXL345_WR_Reg(DATA_FORMAT,0X2B);
//低电平中断输出,13位全分辨率,输出数据右对齐,16g量程
ADXL345_WR_Reg(BW_RATE,0x0A); //数据输出速度为100Hz
ADXL345_WR_Reg(POWER_CTL,0x28); //链接使能,测量模式
ADXL345_WR_Reg(INT_ENABLE,0x00); //不使用中断 ` ADXL345_WR_Reg(OFSX,0x00);
ADXL345_WR_Reg(OFSY,0x00);
ADXL345_WR_Reg(OFSZ,0x00);
delay_ms(12);
for(i=0;i<10;i++)
{
ADXL345_RD_Avval(&tx,&ty,&tz);
offx+=tx; offy+=ty; offz+=tz;
}
offx/=10; offy/=10; offz/=10;
*xval=-offx/4; *yval=-offy/4; *zval=-(offz-256)/4;
ADXL345_WR_Reg(OFSX,*xval);
ADXL345_WR_Reg(OFSY,*yval);
ADXL345_WR_Reg(OFSZ,*zval);
}
//读取3个轴的数据
//x,y,z:读取到的数据
void ADXL345_RD_XYZ(short *x,short *y,short *z)
{
u8 buf[6],i;
IIC_Start();
IIC_Send_Byte(ADXL_WRITE); //发送写器件指令
IIC_Wait_Ack();
IIC_Send_Byte(0x32); //发送寄存器地址(数据缓存的起始地址为0X32)
IIC_Wait_Ack();
IIC_Start(); //重新启动
IIC_Send_Byte(ADXL_READ); //发送读器件指令
IIC_Wait_Ack();
for(i=0;i<6;i++)
{
if(i==5)buf=IIC_Read_Byte(0); //读取一个字节,不继续再读,发送NACK
else buf=IIC_Read_Byte(1); //读取一个字节,继续读,发送ACK
}
IIC_Stop(); //产生一个停止条件
*x=(short)(((u16)buf[1]<<8)+buf[0]);
*y=(short)(((u16)buf[3]<<8)+buf[2]);
*z=(short)(((u16)buf[5]<<8)+buf[4]);
}
//由于编辑器问题,后续内容省略,请大家看附件。
用户1851205 2015-8-30 19:19
用户1851566 2015-8-26 11:50
用户1848828 2015-8-5 11:24
用户377235 2014-9-10 22:34