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3轴加速度,Tri-Axis Accelerometer,G-sensor,有不同的说法,但是表达的意思是一样的,我们要实现物体移动检测,计步器,简单应用还是非常不错的,至于6轴或9轴,不在本文章覆盖范围。

准备工作

参考驱动

官方并没有给出完整的代码参考,不过在github找到了非常不错的示例,只不过代码是 linux 下的,需要移植到嵌入式需要一些工作。仓库地址:https://github.com/eclipse/upm ,完整的驱动在 /src/kxtj3 目录下,需要3个文件:kxtj3.c, kxtj3.h, kxtj3_registers.h。有一个 example 在 /examples/c/kxtj3.c 下。全部移植到你的工程代码目录中。

代码移植

example 文件分析

主要是根据自己的嵌入式平台,改一下适配。

#define SENSOR_ADDR 0x0f // 设备slave号,接口低电平是 0x0E,高电平是 0x0F
#define I2C_BUS 0  // 使用哪个 i2c
#define SAMPLE_COUNT 10 // 读取传感器次数

bool isStopped = false;

void signal_int_handler(int signo)
{
    if (signo == SIGINT)
        isStopped = true;
}

// 读取,打印
void print_acceleration_data(kxtj3_context dev)
{
    float wait_time = kxtj3_get_acceleration_sampling_period(dev) * SECOND_IN_MICRO_S;
    uint8_t sample_counter = 0;
    float x, y, z;
    while (sample_counter < SAMPLE_COUNT && !isStopped)
    {
        kxtj3_get_acceleration_data(dev, &x, &y, &z);
        printf("%.02f | %.02f | %.02f\n", x, y, z);
        usleep(wait_time);
        sample_counter++;
    }
}

int main(int argc, char **argv)
{
    signal(SIGINT, signal_int_handler);
    
    // i2c 初始化
    printf("Sensor init\n");
    kxtj3_context dev = kxtj3_init(I2C_BUS, SENSOR_ADDR);
    if (!dev)
    {
        printf("kxtj3_init() failed.\n");
        return -1;
    }

    // sensor 初始化
    printf("Setting settings:\nODR: 25 Hz\nResolution: High\nAcceleration range: 16g with 14bits");
    kxtj3_sensor_init(dev, KXTJ3_ODR_25, HIGH_RES, KXTJ3_RANGE_16G_14);
    printf("Showing acceleration data:\n");
    print_acceleration_data(dev);

    printf("Closing sensor\n");
    kxtj3_close(dev);
    return 0;
}

驱动文件分析

i2c 驱动相关

主要是 i2c 读取/写入的几个函数适配,其他函数不需要更改。

// Register Read/Write helper functions
static upm_result_t kxtj3_read_register(const kxtj3_context dev, uint8_t reg, uint8_t *data)
{
    int value = mraa_i2c_read_byte_data(dev->i2c, reg); // 适配字节读取,注意都是指针传递
    if (value == -1)
    {
        printf("%s: mraa_i2c_read_byte_data() failed.\n", __FUNCTION__);
        return UPM_ERROR_OPERATION_FAILED;
    }

    *data = (uint8_t)value;
    return UPM_SUCCESS;
}

static upm_result_t kxtj3_read_registers(const kxtj3_context dev, uint8_t reg, uint8_t *data, int len)
{
    if (mraa_i2c_read_bytes_data(dev->i2c, reg, data, len) != (int)len) // 适配多字节读取,注意都是这真传递
        return UPM_ERROR_OPERATION_FAILED;

    return UPM_SUCCESS;
}

static upm_result_t kxtj3_write_register(const kxtj3_context dev, uint8_t reg, uint8_t val)
{
    if (mraa_i2c_write_byte_data(dev->i2c, val, reg) != MRAA_SUCCESS) // 适配字节写入
    {
        printf("%s: mraa_i2c_write_byte_data() failed.\n", __FUNCTION__);
        return UPM_ERROR_OPERATION_FAILED;
    }

    return UPM_SUCCESS;
}

i2c 连接,其实就是指定你的 i2c 相关内容,可有可无,保留函数结构即可。

static bool kxtj3_check_mraa_i2c_connection(kxtj3_context dev, int bus, uint8_t addr)
{
    if (mraa_init() != MRAA_SUCCESS)
    {
        printf("%s: mraa_init() failed.\n", __FUNCTION__);
        kxtj3_close(dev);
        return false;
    }

    if (!(dev->i2c = mraa_i2c_init(bus)))
    {
        printf("%s: mraa_i2c_init() failed.\n", __FUNCTION__);
        kxtj3_close(dev);
        return false;
    }

    if (mraa_i2c_address(dev->i2c, addr))
    {
        printf("%s: mraa_i2c_address() failed.\n", __FUNCTION__);
        kxtj3_close(dev);
        return false;
    }

    return true;
}

初始化函数,很重要,这是入口,初始化了 kxtj3_context。

kxtj3_context kxtj3_init(int bus, uint8_t addr)
{
    kxtj3_context dev = (kxtj3_context)malloc(sizeof(struct _kxtj3_context));
    if (!dev)
        return NULL;

    dev->i2c = NULL;
    dev->interrupt_pin = NULL;

    if (!kxtj3_check_mraa_i2c_connection(dev, bus, addr)) // i2c 初始化
        return NULL;

    if (!kxtj3_check_who_am_i(dev)) // 读取设备号,必须返回 0x35 才能行
        return NULL;

    kxtj3_set_default_values(dev);

    kxtj3_set_odr_wakeup_function(dev, dev->odr_wakeup);
    kxtj3_sensor_init(dev, dev->odr, dev->res_mode, dev->g_range_mode);

    return dev;
}

中断唤醒MCU相关

自定义一个函数,配置中断触发的高低电平和清除模式,在系统初始化时调用即可。

upm_result_t kxtj3_interrupt_init(const kxtj3_context dev)
{
    kxtj3_enable_wakeup_interrupt(dev);
    kxtj3_enable_interrupt_pin(dev, ACTIVE_LOW, LATCH_UNTIL_CLEARED); // ACTIVE_LOW:低电平触发,LATCH_UNTIL_CLEARED:手工清除

    kxtj3_set_wakeup_threshold_g_value(dev, 0.1);  // 0.1 代表了 0.1g 的加速度,0.1g 基本可以使能拿起来就触发

    return UPM_SUCCESS;
}

实验效果

读出来的效果,基本就是三个指标,xyz坐标轴的状态值,自己打印出来即可;
中断触发唤醒MCU,这个也不好演示,自己试试能不能唤醒MCU。