【连载】【ALIENTEK 战舰STM32开发板】STM32开发指南--第三十四章 ADXL345三轴加速度传感器实验

正点原子-90136

  

第三十四章三轴加速度传感器实验

 
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



34.1 ADXL345简介
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：
 

图34.1.1 ADXL345的三个检测轴当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。
34.2硬件设计
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：

                  图34.2.1 ADXL345与STM32的连接电路图从上图可以看出，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。
  



<div style="layout-grid:  15.6pt none">34.3软件设计
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

cjq_enjoy-15073

牛

lfqjjj123

谢谢奉献，学习学习

不悔流年-353810

 好东西啊，需要其他章节的！

heyangfengyue

牛逼，灰常！！！

gbw0123

正在做这个项目，很需要，谢谢楼主分享，大家一起学习啊

lui515520

不错

goldenwings

好东西，受教。

hpingfr

哪里有SPI接口的啊

jh866

牛逼，特别！！！