ADXL345

ADXL345簡介

　　ADXL345是一款三軸、數字化的加速度傳感器，它能測X、Y、Z三個方向軸上的加速度，它可以在傾斜檢測應用中測量靜態重力加速度，還可以測量運動或沖擊導致的動態加速度。

ADXL345百科

　　ADXL345是一款三軸、數字化的加速度傳感器，它能測X、Y、Z三個方向軸上的加速度，它可以在傾斜檢測應用中測量靜態重力加速度，還可以測量運動或沖擊導致的動態加速度。

　　二、特點：A.可達到最高13位的全分辨率。

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

　　C.靈敏度高，最高可達3.9 mg/LSB（一般的ADC的位數為10位，當量程為+/-2g時，數字化后，即2^10LSB/4g=256LSB/g，期1g的加速度對應的輸出為256，靈敏度則為其倒數即1/（256LSB/g）=3.9mg/LSB）

　　D.低功耗，40~145uA 的超低功耗，待機模式只有 0.1uA。

　　E. IC 尺寸很小，只有 3mm*5mm*1mm， LGA 封裝。

　　X、Y、Z三軸

　　三、當 ADXL345 沿檢測軸正向加速時，它對正加速度進行檢測。在檢測重力時當檢測軸的方向與重力的方向相反時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或保持斷開。

　　6.VS：電源電源。 7. CS：片選

　　8、9.INT1/INT2：中斷1/2輸出 10.NC：內部不連接

　　11.RESERVED：保留。該引腳必須接地或保持斷開。

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

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

　　14.SCL/SCLK：串行通信時鐘。SCL為I2C時鐘，SCLK為SPI時鐘。

　　五、相關硬件連接知識

　　用三根線將 STM32 與 ADXL345連接，主函數通過查詢 ADXL345 得到 x、 y 和 z 三個方向的加速度值（讀數值），然后將其轉換為與自然系坐標的角度，并將結果在 LCD 模塊上顯示出來。DS0 來指示程序正在運行，通過按下WK_UP 按鍵，可以進行 ADXL345 的自動校準（ DS1 用于提示正在校準）。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 開發板連接，其中 IIC 總線接在 PB10 和 PB11 上面。 ADXL345 的兩個中斷輸出， 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?。?/p>

　　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） 結束

　　其中上電這個動作發生在開發板第一次上電的時候，在上電之后，等待 1.1ms 左右，就可以開始發送初始化序列了，初始化序列一結束， 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 個寄存器DATA_FORMAT 、 POWER_CTL 、INT_ENABLE，下面對三個寄存器做簡單介紹：

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

　　SELF_TEST位：置“1” 自測力應用至傳感器，造成輸出數據轉換，置“0”禁用自測力。

　　SPI位：置“1”使設備工作在3線SPI模式，置“0”使設備工作在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”右對齊并進行符號擴展。

　　RANGE：設置測量范圍，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，關閉靜止檢測，同理，檢測到活動時，開啟靜止檢測同時關閉活動檢測。置0，靜止檢測和活動檢測同時開啟。

　　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，處于待機模式。

　　Sleep位：置1，休眠模式，此時將禁用DATA_READY，停止向FIFO發送數據，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，則使能對應中斷功能，置0則不使用相對應中斷。其中不管INT_ENABLE寄存器設置如何，如果有相應的事件發生，總是設置DATA_READY位、WaterMark（水?。┪缓蚈verRun（溢出）位，并通過讀取DATAX、 DATAY和DATAZ寄存器將數據清零。

　　2.ADXL345相關模塊網絡程序參考學習

　　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）; //數據輸出速度為 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）; //發送寫器件指令

　　IIC_Wait_Ack（）;

　　IIC_Send_Byte（addr）; //發送寄存器地址

　　IIC_Wait_Ack（）;

　　IIC_Send_Byte（val）; //發送值

　　IIC_Wait_Ack（）;

　　IIC_Stop（）; //產生一個停止條件

　　}

　　//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）; //發送寫器件指令

　　temp=IIC_Wait_Ack（）;

　　IIC_Send_Byte（addr）; //發送寄存器地址

　　temp=IIC_Wait_Ack（）;

　　IIC_Start（）; //重新啟動

　　IIC_Send_Byte（ADXL_READ）; //發送讀器件指令

　　temp=IIC_Wait_Ack（）;

　　temp=IIC_Read_Byte（0）; //讀取一個字節，不繼續再讀，發送 NAK

　　IIC_Stop（）; //產生一個停止條件

　　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; //數據清零

　　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

　　//xval，yval，zval:x，y，z 軸的校準值

　　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，輸出數據右對齊，16g 量程

　　ADXL345_WR_Reg（BW_RATE，0x0A）; //數據輸出速度為 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; //結果強制轉換為char型，全分辨

　　//率下，每個輸出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為四舍五入計算）

　　//XOFFSET = −Round（offx/4） ， YOFFSET = −Round（offy/4） ，其中由于靜止時XY軸數據接近0，而

　　//z軸接近255，所以ZOFFSET = −Round［（offz-256）/4］ ，其中offz-256相當于調轉Z軸，此時三個//軸靜止時數據都接近0，并且他們的結果要取補碼

　　ADXL345_WR_Reg（OFSX，*xval）;

　　ADXL345_WR_Reg（OFSY，*yval）;

　　ADXL345_WR_Reg（OFSZ，*zval）;

　　}

　　//讀取 3 個軸的數據

　　//x，y，z：讀取到的數據

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

　　{

　　u8 buf［6］，i;

　　IIC_Start（）;

　　IIC_Send_Byte（ADXL_WRITE）; //發送寫器件指令

　　IIC_Wait_Ack（）;

　　IIC_Send_Byte（0x32）; //發送寄存器地址（數據緩存的起始地址為 0X32）

　　IIC_Wait_Ack（）;

　　IIC_Start（）; //重新啟動

　　IIC_Send_Byte（ADXL_READ）; //發送讀器件指令

　　IIC_Wait_Ack（）;

　　for（i=0;i《6;i++）

　　{

　　if（i==5）buf［i］=IIC_Read_Byte（0）; //讀取一個字節，不繼續再讀，發送 NACK

　　else buf［i］=IIC_Read_Byte（1）; //讀取一個字節，繼續讀，發送 ACK

　　}

　　IIC_Stop（）; //產生一個停止條件

　　*x=（short）（（（u16）buf［1］《《8）+buf［0］）; // 將兩個8位字節轉化為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 的數據 times 次，再取平均

　　//x，y，z：讀到的數據

　　//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）//讀取次數不為 0

　　{

　　for（i=0;i《times;i++）//連續讀取 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; //把弧度轉化為角度