單元九ADXL三軸加速度傳感器湯宇嬌上海城建職業(yè)

單元九ADXL362-三軸加速度傳感器主講人：湯宇嬌上海城建職業(yè)學(xué)院本單元內(nèi)容SPI通信原理及庫函數(shù)配置基于SPI接口的三軸加速度傳感器的軟硬件設(shè)計(jì)編程實(shí)現(xiàn)獲取ADXL362三軸加速度傳感器數(shù)值教學(xué)目標(biāo)了解SPI通信原理及庫函數(shù)配置熟悉基于SPI接口的三軸加速度的傳感器軟硬件設(shè)計(jì)掌握使用ADXL362的API接口函數(shù)獲取加速度數(shù)值9.1SPI通信原理及庫函數(shù)配置基本概念SPI概念SPI通信的基本原理SPI是英語SerialPeripheralinterface的縮寫，顧名思義就是串行外圍設(shè)備接口，是Motorola首先在其MC68HCXX系列處理器上定義的。SPI接口主要應(yīng)用在EEPROM、FLASH、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、AD轉(zhuǎn)換器，還有數(shù)字信號(hào)處理器和數(shù)字信號(hào)解碼器之間。SPI是一種高速的，全雙工，同步的通信總線，并且在芯片的管腳上只占用四根線，節(jié)約了芯片的管腳，同時(shí)為PCB的布局上節(jié)省空間，提供方便，正是出于這種簡單易用的特性，現(xiàn)在越來越多的芯片集成了這種通信協(xié)議，比如AT91RM9200。SPI分為主、從兩種模式，一個(gè)SPI通訊系統(tǒng)需要包含一個(gè)（且只能是一個(gè)）主設(shè)備，一個(gè)或多個(gè)從設(shè)備。SPI接口的讀寫操作，都是由主設(shè)備發(fā)起。當(dāng)存在多個(gè)從設(shè)備時(shí)，通過各自的片選信號(hào)進(jìn)行管理。優(yōu)點(diǎn):支持全雙工通信、通信簡單、數(shù)據(jù)傳輸速率快；缺點(diǎn):沒有指定的流控制，沒有應(yīng)答機(jī)制確認(rèn)是否接收到數(shù)據(jù)，所以跟IIC總線協(xié)議比較在數(shù)據(jù)的可靠性上有一定的缺陷?；靖拍頢PI概念SPI通信的基本原理SPI的通信原理很簡單，它以主從方式工作，這種模式通常有一個(gè)主設(shè)備和一個(gè)或多個(gè)從設(shè)備，需要至少4根線，事實(shí)上3根也可以（單向傳輸時(shí)）。這四根線分別是MISO、MOSI、SCLK、CS。名稱描述MISO主設(shè)備數(shù)據(jù)輸入，從設(shè)備數(shù)據(jù)輸出MOSI主設(shè)備數(shù)據(jù)輸出，從設(shè)備數(shù)據(jù)輸入SCLK時(shí)鐘信號(hào)，主設(shè)備產(chǎn)生CS片選信號(hào)，主設(shè)備控制CS：控制芯片是否被選中的，也就是說只有片選信號(hào)為預(yù)先規(guī)定的使能信號(hào)時(shí)（一般默認(rèn)為低電位），對此芯片的操作才有效，這就允許在同一總線上連接多個(gè)SPI設(shè)備成為可能?；靖拍頢PI概念SPI通訊模式模式CPOL（時(shí)鐘極性）CPHA（時(shí)鐘相位）MODE000MODE101MODE210MODE311SPI通信有4種不同的模式，不同的從設(shè)備可能在出廠時(shí)就是配置為某種模式，這是不能改變的；但我們的通信雙方必須是工作在同一模式下，所以我們可以對我們的主設(shè)備的SPI模式進(jìn)行配置，通過CPOL（時(shí)鐘極性）和CPHA（時(shí)鐘相位）來控制我們主設(shè)備的通信模式，具體如下：時(shí)鐘極性CPOL是用來配置SCLK的電平出于哪種狀態(tài)時(shí)是空閑態(tài)或者有效態(tài)，時(shí)鐘相位CPHA是用來配置數(shù)據(jù)采樣是在第幾個(gè)邊沿：CPOL=0，表示當(dāng)SCLK=0時(shí)處于空閑態(tài)，所以有效狀態(tài)就是SCLK處于高電平時(shí)；CPOL=1，表示當(dāng)SCLK=1時(shí)處于空閑態(tài)，所以有效狀態(tài)就是SCLK處于低電平時(shí)；CPHA=0，表示數(shù)據(jù)采樣是在第1個(gè)邊沿，數(shù)據(jù)發(fā)送在第2個(gè)邊沿；CPHA=1，表示數(shù)據(jù)采樣是在第2個(gè)邊沿，數(shù)據(jù)發(fā)送在第1個(gè)邊沿?；靖拍頢PI概念SPI工作機(jī)制對照一個(gè)SPI單主機(jī)與單從機(jī)連接圖，理解其內(nèi)部工作機(jī)制：硬件上為4根線；主機(jī)和從機(jī)都有一個(gè)串行移位寄存器，主機(jī)通過向它的SPI串行寄存器寫入一個(gè)字節(jié)來發(fā)起一次傳輸；串行移位寄存器通過MOSI信號(hào)線將字節(jié)傳送給從機(jī)，同時(shí)從機(jī)也將自己的串行移位寄存器中的內(nèi)容通過MISO信號(hào)線返回給主機(jī)。這樣，兩個(gè)移位寄存器中的內(nèi)容就被交換；外設(shè)的寫操作和讀操作是同步完成的。如果只進(jìn)行寫操作，主機(jī)只需忽略接收到的字節(jié)；反之，若主機(jī)要讀取從機(jī)的一個(gè)字節(jié)，就必須發(fā)送一個(gè)空字節(jié)來引發(fā)從機(jī)的傳輸?；靖拍頢PI概念SPI通訊模式CPOL=0，CPHA=0：此時(shí)空閑態(tài)時(shí)，SCLK處于低電平，數(shù)據(jù)采樣是在第1個(gè)邊沿，也就是SCLK由低電平到高電平的跳變，所以數(shù)據(jù)采樣是在上升沿，數(shù)據(jù)發(fā)送是在下降沿。

CPOL=0，CPHA=1：此時(shí)空閑態(tài)時(shí)，SCLK處于低電平，數(shù)據(jù)發(fā)送是在第1個(gè)邊沿，也就是SCLK由低電平到高電平的跳變，所以數(shù)據(jù)采樣是在下降沿，數(shù)據(jù)發(fā)送是在上升沿。

CPOL=1，CPHA=0：此時(shí)空閑態(tài)時(shí)，SCLK處于高電平，數(shù)據(jù)采集是在第1個(gè)邊沿，也就是SCLK由高電平到低電平的跳變，所以數(shù)據(jù)采集是在下降沿，數(shù)據(jù)發(fā)送是在上升沿。CPOL=1，CPHA=1：此時(shí)空閑態(tài)時(shí)，SCLK處于高電平，數(shù)據(jù)發(fā)送是在第1個(gè)邊沿，也就是SCLK由高電平到低電平的跳變，所以數(shù)據(jù)采集是在上升沿，數(shù)據(jù)發(fā)送是在下降沿。基本概念SPI概念STM32SPI庫函數(shù)配置SPI接口的框圖基本概念SPI概念STM32SPI庫函數(shù)配置外設(shè)的GPIO配置基本概念SPI概念STM32SPI庫函數(shù)配置SPI相關(guān)配置庫函數(shù)1個(gè)初始化函數(shù)voidSPI_Init(SPI_TypeDef*SPIx,SPI_InitTypeDef*SPI_InitStruct);作用：初始化SPI的相關(guān)參數(shù)，比如方向（全雙工）、主從模式、數(shù)據(jù)大小、CPOL、CPHA、片選軟件模式、預(yù)分頻系數(shù)等。3個(gè)使能函數(shù)voidSPI_Cmd(SPI_TypeDef*SPIx,FunctionalStateNewState);voidSPI_I2S_ITConfig(SPI_TypeDef*SPIx,uint8_tSPI_I2S_IT,FunctionalStateNewState);voidSPI_I2S_DMACmd(SPI_TypeDef*SPIx,uint16_tSPI_I2S_DMAReq,FunctionalStateNewState);作用：使能SPI接口；使能SPI中斷；使能SPI的DMA功能。2個(gè)數(shù)據(jù)傳輸函數(shù)voidSPI_I2S_SendData(SPI_TypeDef*SPIx,uint16_tData);uint16_tSPI_I2S_ReceiveData(SPI_TypeDef*SPIx);作用：分別用于SPI傳輸數(shù)據(jù)、接收數(shù)據(jù)?；靖拍頢PI概念STM32SPI初始化配置相關(guān)引腳的復(fù)用功能，使能SPIx時(shí)鐘；調(diào)用函數(shù)：voidGPIO_Init()；初始化SPIx，設(shè)置SPIx工作模式。調(diào)用函數(shù)：voidSPI_Init()；使能SPIx；調(diào)用函數(shù)：voidSPI_Cmd()；SPI傳輸數(shù)據(jù)；調(diào)用函數(shù)：voidSPI_I2S_SendData()；uint16_tSPI_I2S_ReceiveData()；SPI一般步驟9.2基于SPI接口的三軸加速度的傳感器軟硬件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)ADXL362ADXL362硬件電路ADXL362（SPIslave）通過SPI接口與STM32(SPImaster)進(jìn)行通信軟件設(shè)計(jì)ADXL362ADXL362初始化初始化STM32的SPI接口，通過SPI讀取DVEICEID和PARTID來來判斷是否建立連接。軟件設(shè)計(jì)ADXL362獲取X/Y/Z軸加速度值#defineADXL362_REG_XDATA_L0x0EADXL362_GetRegisterValue(xyzValues,ADXL362_REG_XDATA_L,6);從ADXL362的datasheet中獲取到的16bitX/Y/Z加速度地址值。9.3編程實(shí)現(xiàn)獲取A