ADXL345

ADXL345簡介

　　ADXL345是一款三軸、數(shù)字化的加速度傳感器，它能測X、Y、Z三個(gè)方向軸上的加速度，它可以在傾斜檢測應(yīng)用中測量靜態(tài)重力加速度，還可以測量運(yùn)動或沖擊導(dǎo)致的動態(tài)加速度。

ADXL345百科

　　ADXL345是一款三軸、數(shù)字化的加速度傳感器，它能測X、Y、Z三個(gè)方向軸上的加速度，它可以在傾斜檢測應(yīng)用中測量靜態(tài)重力加速度，還可以測量運(yùn)動或沖擊導(dǎo)致的動態(tài)加速度。

　　二、特點(diǎn)：A.可達(dá)到最高13位的全分辨率。

　　B.具有+/-2g，+/-4g，+/-8g，+/-16g，幾個(gè)不同的可選量程。

　　C.靈敏度高，最高可達(dá)3.9 mg/LSB（一般的ADC的位數(shù)為10位，當(dāng)量程為+/-2g時(shí)，數(shù)字化后，即2^10LSB/4g=256LSB/g，期1g的加速度對應(yīng)的輸出為256，靈敏度則為其倒數(shù)即1/（256LSB/g）=3.9mg/LSB）

　　D.低功耗，40~145uA 的超低功耗，待機(jī)模式只有 0.1uA。

　　E. IC 尺寸很小，只有 3mm*5mm*1mm， LGA 封裝。

　　X、Y、Z三軸

　　三、當(dāng) ADXL345 沿檢測軸正向加速時(shí)，它對正加速度進(jìn)行檢測。在檢測重力時(shí)當(dāng)檢測軸的方向與重力的方向相反時(shí)檢測到的才是正加速度。

　　四、ADXL345引腳配置圖

　　引腳功能描述：

　　1. VDD I/O：數(shù)字接口電源電壓。 2、4、5GND：該引腳必須接地。

　　3.RESERVED：保留。該引腳必須連接到VS或保持?jǐn)嚅_。

　　6.VS：電源電源。 7. CS：片選

　　8、9.INT1/INT2：中斷1/2輸出 10.NC：內(nèi)部不連接

　　11.RESERVED：保留。該引腳必須接地或保持?jǐn)嚅_。

　　12.SDO/ALT ADDRESS：串行數(shù)據(jù)輸出（SPI 4線）/備用I2C地址選擇（I2C）。

　　13.SDA/SDI/SDIO：串行數(shù)據(jù)（I2C）/串行數(shù)據(jù)輸入（SPI 4線）/串行數(shù)據(jù)輸入和輸出（SPI 3線）。

　　14.SCL/SCLK：串行通信時(shí)鐘。SCL為I2C時(shí)鐘，SCLK為SPI時(shí)鐘。

　　五、相關(guān)硬件連接知識

　　用三根線將 STM32 與 ADXL345連接，主函數(shù)通過查詢 ADXL345 得到 x、 y 和 z 三個(gè)方向的加速度值（讀數(shù)值），然后將其轉(zhuǎn)換為與自然系坐標(biāo)的角度，并將結(jié)果在 LCD 模塊上顯示出來。DS0 來指示程序正在運(yùn)行，通過按下WK_UP 按鍵，可以進(jìn)行 ADXL345 的自動校準(zhǔn)（ DS1 用于提示正在校準(zhǔn)）。所要用到的硬件資源如下：

　　1） 指示燈 DS0、 DS1

　　2） WK_UP 按鍵

　　3） TFTLCD 模塊

　　4） ADXL345

　　ADXL345接口與 MCU （STM32F1O3）的連接原理圖如下：

　　ADXL345 通過三根線與 STM32 開發(fā)板連接，其中 IIC 總線接在 PB10 和 PB11 上面。 ADXL345 的兩個(gè)中斷輸出， 選用其中的INT1，連接在 STM32 的 PF11 腳，另外這里的地址線是接 3.3V，所以 ADXL345 的地址是 0X1D，轉(zhuǎn)換為 0X3A 寫入， 0X3B 讀取。（如果ALT ADDRESS腳（12腳）接地， ADXL345地址為0X53（不包含最低位），0XA7寫入和0XA6讀取）

　　1. ADXL345 的初始化步驟如下：

　　1） 上電

　　2） 等待 1.1ms

　　3） 初始化命令序列

　　4） 結(jié)束

　　其中上電這個(gè)動作發(fā)生在開發(fā)板第一次上電的時(shí)候，在上電之后，等待 1.1ms 左右，就可以開始發(fā)送初始化序列了，初始化序列一結(jié)束， ADXL345 就開始正常工作了。 這里的初始化序列，最簡單的只需要配置 3 個(gè)寄存器DATA_FORMAT 、 POWER_CTL 、INT_ENABLE，下面對三個(gè)寄存器做簡單介紹：

　　0x31 DATA_FORMAT 數(shù)據(jù)格式控制寄存器（讀/寫）

　　D7D6D5D4D3D2D1D0

　　SELF_TESTSPIINT_INVERT0FULL_RESJUSTIFYJUSTIFY

　　DATA_FORMAT 0x31寄存器控制寄存器0x32至0x37（即0x32 DATAX0 X軸數(shù)據(jù)0 ， 0x33 DATAX1 X軸數(shù)據(jù)1（只讀）， 0x34 DATAY0 Y軸數(shù)據(jù)0 ， 0x35 DATAY1 Y軸數(shù)據(jù)1（只讀）， 0x36 DATAZ0 Z軸數(shù)據(jù)0 ， 0x37 DATAZ1 Z軸數(shù)據(jù)1（只讀），其中DATAx/y/z0是低字節(jié)，DATAx/y/z1是高字節(jié)）的數(shù)據(jù)輸出格式。超出±16 g范圍以外的所有數(shù)據(jù)必須剪除，避免溢出。

　　SELF_TEST位：置“1” 自測力應(yīng)用至傳感器，造成輸出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，置“0”禁用自測力。

　　SPI位：置“1”使設(shè)備工作在3線SPI模式，置“0”使設(shè)備工作在4線SPI模式。

　　INT_INVERT位：置“1”中斷為低電平有效，置“0”中斷為高電平有效。

　　FULL_RES位：置“1”全分辨率模式（13位），設(shè)備輸出分辨率4mg/LSB。置“0”10位模式，輸出范圍由RANGE位確定。

　　JUSTIFY位：置“1”左對齊，置“0”右對齊并進(jìn)行符號擴(kuò)展。

　　RANGE：設(shè)置測量范圍，見下表

　　D1D0范圍

　　00±2g

　　01±4g

　　10±8g

　　11±16g

　　0x2D POWER_CTL 省電特性控制

　　D7D6D5D4D3D2D1D0

　　00LinkAUTO_SLEEPMeasureSleepWakeUp

　　Link（鏈接）位：置1，該為能使能活動和靜止功能，檢測到靜止是活動檢測開始，關(guān)閉靜止檢測，同理，檢測到活動時(shí)，開啟靜止檢測同時(shí)關(guān)閉活動檢測。置0，靜止檢測和活動檢測同時(shí)開啟。

　　AUTO_SLEEP位：置1，自動休眠功能使能。該模式下，如果使能靜止功能，檢測出靜止，則 ADXL345自動切換到休眠模式。置0，禁止自動切換到休眠模式。

　　Measure位：置1，器件處于測量模式，置0，處于待機(jī)模式。

　　Sleep位：置1，休眠模式，此時(shí)將禁用DATA_READY，停止向FIFO發(fā)送數(shù)據(jù)，采樣速率由WakeUp位確定，置0，正常工作模式。

　　WakeUp位：控制休眠模式下的讀取頻率，如下表：

　　D1D0休眠模式采樣頻率（Hz）

　　008

　　014

　　102

　　111

　　0x2E INT_ENABLE 中斷使能控制

　　D7D6D5D4

　　DATA_READYSINGLE_TAPDOUBLE_TAP活動

　　D3D2D1D0

　　靜止FREE_FALLWaterMarkOverRun

　　該寄存器各位置1，則使能對應(yīng)中斷功能，置0則不使用相對應(yīng)中斷。其中不管INT_ENABLE寄存器設(shè)置如何，如果有相應(yīng)的事件發(fā)生，總是設(shè)置DATA_READY位、WaterMark（水?。┪缓蚈verRun（溢出）位，并通過讀取DATAX、 DATAY和DATAZ寄存器將數(shù)據(jù)清零。

　　2.ADXL345相關(guān)模塊網(wǎng)絡(luò)程序參考學(xué)習(xí)

　　adxl345.c：

　　#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，初始化失敗。

　　u8 ADXL345_Init（void）

　　{

　　IIC_Init（）; //初始化 IIC 總線

　　if（ADXL345_RD_Reg（DEVICE_ID）==0XE5） //讀取器件 ID

　　{

　　ADXL345_WR_Reg（DATA_FORMAT，0X2B）; // 0禁用自測力，1低電平有效，1全分辨模式，0右對齊，//11測量范圍±16g，則0010 1011———》 0x2B

　　ADXL345_WR_Reg（BW_RATE，0x0A）; //數(shù)據(jù)輸出速度為 100Hz

　　ADXL345_WR_Reg（POWER_CTL，0x28）; //鏈接使能，測量模式

　　ADXL345_WR_Reg（INT_ENABLE，0x00）; //不使用中斷

　　ADXL345_WR_Reg（OFSX，0x00）; //X軸偏移為0

　　ADXL345_WR_Reg（OFSY，0x00）; // y軸偏移為0

　　ADXL345_WR_Reg（OFSZ，0x00）; // z軸偏移為0

　　return 0;

　　}

　　return 1;

　　}

　　//寫 ADXL345 寄存器

　　//addr：寄存器地址

　　//val：要寫入的值

　　//返回值：無

　　void ADXL345_WR_Reg（u8 addr，u8 val）

　　{

　　IIC_Start（）;

　　IIC_Send_Byte（ADXL_WRITE）; //發(fā)送寫器件指令

　　IIC_Wait_Ack（）;

　　IIC_Send_Byte（addr）; //發(fā)送寄存器地址

　　IIC_Wait_Ack（）;

　　IIC_Send_Byte（val）; //發(fā)送值

　　IIC_Wait_Ack（）;

　　IIC_Stop（）; //產(chǎn)生一個(gè)停止條件

　　}

　　//讀 ADXL345 寄存器

　　//addr：寄存器地址

　　//返回值：讀到的值

　　u8 ADXL345_RD_Reg（u8 addr）

　　{

　　u8 temp=0;

　　IIC_Start（）;

　　IIC_Send_Byte（ADXL_WRITE）; //發(fā)送寫器件指令

　　temp=IIC_Wait_Ack（）;

　　IIC_Send_Byte（addr）; //發(fā)送寄存器地址

　　temp=IIC_Wait_Ack（）;

　　IIC_Start（）; //重新啟動

　　IIC_Send_Byte（ADXL_READ）; //發(fā)送讀器件指令

　　temp=IIC_Wait_Ack（）;

　　temp=IIC_Read_Byte（0）; //讀取一個(gè)字節(jié)，不繼續(xù)再讀，發(fā)送 NAK

　　IIC_Stop（）; //產(chǎn)生一個(gè)停止條件

　　return temp; //返回讀到的值

　　}

　　//讀取 ADXL 的平均值

　　//x，y，z：讀取 10 次后取平均值

　　void ADXL345_RD_Avval（short *x，short *y，short *z） //x、y、z為short型

　　{

　　short tx=0，ty=0，tz=0; //數(shù)據(jù)清零

　　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;

　　}

　　//自動校準(zhǔn)

　　//xval，yval，zval:x，y，z 軸的校準(zhǔn)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）; //清除寄存器原來的設(shè)置。

　　delay_ms（100）;

　　ADXL345_WR_Reg（DATA_FORMAT，0X2B）;

　　//低電平中斷輸出，13 位全分辨率，輸出數(shù)據(jù)右對齊，16g 量程

　　ADXL345_WR_Reg（BW_RATE，0x0A）; //數(shù)據(jù)輸出速度為 100Hz

　　ADXL345_WR_Reg（POWER_CTL，0x28）; //鏈接使能，測量模式

　　ADXL345_WR_Reg（INT_ENABLE，0x00）; //不使用中斷 `

　　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; //結(jié)果強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為char型，全分辨

　　//率下，每個(gè)輸出LSB為3.9 mg或偏移寄存器LSB的四分之一。由于偏移寄存器為附加寄存器， //0 g值被否定，并四舍五入至最接近偏移寄存器的LSB：（round為四舍五入計(jì)算）

　　//XOFFSET = −Round（offx/4） ， YOFFSET = −Round（offy/4） ，其中由于靜止時(shí)XY軸數(shù)據(jù)接近0，而

　　//z軸接近255，所以ZOFFSET = −Round［（offz-256）/4］ ，其中offz-256相當(dāng)于調(diào)轉(zhuǎn)Z軸，此時(shí)三個(gè)//軸靜止時(shí)數(shù)據(jù)都接近0，并且他們的結(jié)果要取補(bǔ)碼

　　ADXL345_WR_Reg（OFSX，*xval）;

　　ADXL345_WR_Reg（OFSY，*yval）;

　　ADXL345_WR_Reg（OFSZ，*zval）;

　　}

　　//讀取 3 個(gè)軸的數(shù)據(jù)

　　//x，y，z：讀取到的數(shù)據(jù)

　　void ADXL345_RD_XYZ（short *x，short *y，short *z）

　　{

　　u8 buf［6］，i;

　　IIC_Start（）;

　　IIC_Send_Byte（ADXL_WRITE）; //發(fā)送寫器件指令

　　IIC_Wait_Ack（）;

　　IIC_Send_Byte（0x32）; //發(fā)送寄存器地址（數(shù)據(jù)緩存的起始地址為 0X32）

　　IIC_Wait_Ack（）;

　　IIC_Start（）; //重新啟動

　　IIC_Send_Byte（ADXL_READ）; //發(fā)送讀器件指令

　　IIC_Wait_Ack（）;

　　for（i=0;i《6;i++）

　　{

　　if（i==5）buf［i］=IIC_Read_Byte（0）; //讀取一個(gè)字節(jié)，不繼續(xù)再讀，發(fā)送 NACK

　　else buf［i］=IIC_Read_Byte（1）; //讀取一個(gè)字節(jié)，繼續(xù)讀，發(fā)送 ACK

　　}

　　IIC_Stop（）; //產(chǎn)生一個(gè)停止條件

　　*x=（short）（（（u16）buf［1］《《8）+buf［0］）; // 將兩個(gè)8位字節(jié)轉(zhuǎn)化為16位的高8位和低8位

　　*y=（short）（（（u16）buf［3］《《8）+buf［2］）;

　　*z=（short）（（（u16）buf［5］《《8）+buf［4］）;

　　}

　　//讀取 ADXL345 的數(shù)據(jù) times 次，再取平均

　　//x，y，z：讀到的數(shù)據(jù)

　　//times：讀取多少次

　　void ADXL345_Read_Average（short *x，short *y，short *z，u8 times）

　　{

　　u8 i;

　　short tx，ty，tz;

　　*x=0; *y=0; *z=0;

　　if（times）//讀取次數(shù)不為 0

　　{

　　for（i=0;i《times;i++）//連續(xù)讀取 times 次

　　{

　　ADXL345_RD_XYZ（&tx，&ty，&tz）;

　　*x+=tx; *y+=ty; *z+=tz;

　　delay_ms（5）;

　　}

　　*x/=times; *y/=times; *z/=times;

　　}

　　}

　　//得到角度

　　//x，y，z:x，y，z 方向的重力加速度分量（不需要單位，直接數(shù)值即可）

　　//dir：要獲得的角度.0，與 Z 軸的角度;1，與 X 軸的角度;2，與 Y 軸的角度。

　　//返回值：角度值。單位 0.1° 。

　　short ADXL345_Get_Angle（float x，float y，float z，u8 dir）

　　{

　　float temp，res=0;

　　switch（dir）

　　{

　　case 0://與自然 Z 軸的弧度

　　temp=sqrt（（x*x+y*y））/z;

　　res=atan（temp）;

　　break;

　　case 1://與自然 X 軸的弧度

　　temp=x/sqrt（（y*y+z*z））;

　　res=atan（temp）;

　　break;

　　case 2://與自然 Y 軸的弧度

　　temp=y/sqrt（（x*x+z*z））;

　　res=atan（temp）;

　　break;

　　}

　　return res*1800/3.14; //把弧度轉(zhuǎn)化為角度