lis3dh调试心得，读取正确的加速度值
最近在调试lis3dh加速度计，网上一搜能找到很多资料，但是描述正确的，感觉不是很多，所以这里我来总结一下，也是在网友博客的基础上将正确的地方集中整理一下。
1. 首先说驱动，驱动网上流传的基本上就是一份，.h.c文件随便一搜就能下载到lis3dh的驱动，由于我的是公司电脑，文件是加密，就不上传驱动了，大家可以自行搜索其他的资源下载，驱动下载下来后，用户需要完成的就是底层SPI（这里我用的是SPI读写方法，IIC的没用过）的读写寄存器的函数，我把自己写的粘贴出来，大家参考一下，用的而是HAL函数，这里有一点需要说明一下，就是SPI的速率配置，开始我配置的6M，读取WHO_AM_I寄存器以及任何寄存器读出来都是0x88，检查很多地方都找不出原因来，后来偶然的情况下改成了3M，竟然读取ID成功了0x33, LIS3DH datasheet上写的最大支持spi速率是10MHz.看来实际支持不了这么大的速率。
另外，对于下载的驱动还有一点说明，要注意里面函数返回值的定义，原有驱动是：
typedef enum {
MEMS_SUCCESS = 0x01,
MEMS_ERROR = 0x00，
} status_t;
为了适应HAL库驱动，我给改成了：
typedef enum {
MEMS_SUCCESS = 0x00,
MEMS_ERROR = 0x01
} status_t;
另外驱动里面的每个函数返回值的判断是 ：
if( ！LIS3DH_ReadReg(LIS3DH_FIFO_CTRL_REG, &value) )
return MEMS_ERROR;
我改成了：
if( LIS3DH_ReadReg(LIS3DH_FIFO_CTRL_REG, &value) ) //为了适应返回0就是成功，返回非0是失败。
return MEMS_ERROR;
/*注意：lis3dh波特率设置为3M可以读取正确，设置为8分频6M就不行*/
extern SPI_HandleTypeDef hspi2;
uint8_t LIS3DHInit(void)//SPI初始化
{
LIS3DH_CS_DISABLE; ////取消片选
MX_SPI2_Init();
return HAL_OK;
}
/*******************************************************************************
* Function Name : LIS3DH_ReadReg
* Description : Generic Reading function. It must be fullfilled with either
* : I2C or SPI reading functions
* Input : Register Address
* Output : Data REad
* Return : None
*******************************************************************************/
uint8_t LIS3DH_ReadReg(uint8_t Reg, uint8_t* Data) {
uint8_t ret;
uint8_t txdata;
/* Start SPI transmission */
LIS3DH_CS_ENABLE;
/* Add read bit */
Reg |= 0x80;
/* Send address */
HAL_SPI_Transmit(&hspi2,&Reg,1,100);
/* Receive data */
txdata = LIS302DL_LIS3DSH_DUMMY_BYTE;
ret = HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi2,&txdata,Data,1,100);
/* Stop SPI transmission */
LIS3DH_CS_DISABLE;
return ret;
}
/*******************************************************************************
* Function Name : LIS3DH_WriteReg
* Description : Generic Writing function. It must be fullfilled with either
* : I2C or SPI writing function
* Input : Register Address, Data to be written
* Output : None
* Return : None
*******************************************************************************/
uint8_t LIS3DH_WriteReg(uint8_t WriteAddr, uint8_t Data)
{
uint8_t txdata[2],ret;
txdata[0] = WriteAddr;
txdata[1] = Data;
/* Start SPI transmission */
LIS3DH_CS_ENABLE;
/* Send address */
ret = HAL_SPI_Transmit(&hspi2,txdata,2,100);
/* Stop SPI transmission */
LIS3DH_CS_DISABLE;
return ret;
}
uint8_t LIS3DH_MultiRead(uint8_t start_addr,uint8_t len,uint8_t *data)//连续读读寄存器
{
uint8_t ret,txdata;
/* Add read bit and autoincrement bit */
start_addr |= 0xC0;
txdata = start_addr;
/* Start SPI transmission */
LIS3DH_CS_ENABLE;
/* Send address */
HAL_SPI_Transmit(&hspi2,&txdata,1,100);
/* Receive data */
ret = HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi2,data,data,len,1000);
/* Stop SPI transmission */
LIS3DH_CS_DISABLE;
return ret;
}2. 初始化以及参数配置：
LIS3DHInit(); //1.中代码有这个函数的实现，主要是SPI初始化以及片选信号拉高
Reset_LIS3DH(); //复位各个寄存器
ret = gsensor_init(); //配置参数
if(ret != RT_EOK){
rt_kprintf("gsensor_init failed:%d.\r\n",ret);
ret = -RT_ERROR;
return ret;
}
gsensor_set_threshold(44,1);//中断阈值设置,这里主要设置产生中断的阈值，当加速度达到这个值后就会触发中断1.
下面给出各个函数的具体实现：
void Reset_LIS3DH(void)
{
LIS3DH_WriteReg(LIS3DH_TEMP_CFG_REG,0x00);
LIS3DH_WriteReg(LIS3DH_CTRL_REG1,0x07); //XYZ轴使能
LIS3DH_WriteReg(LIS3DH_CTRL_REG2,0x00);
LIS3DH_WriteReg(LIS3DH_CTRL_REG3,0x00);
LIS3DH_WriteReg(LIS3DH_CTRL_REG4,0x00);
LIS3DH_WriteReg(LIS3DH_CTRL_REG5,0x00);
LIS3DH_WriteReg(LIS3DH_CTRL_REG6,0x00);
LIS3DH_WriteReg(LIS3DH_REFERENCE_REG,0x00);
LIS3DH_WriteReg(LIS3DH_FIFO_CTRL_REG,0x00);
LIS3DH_WriteReg(LIS3DH_INT1_CFG,0x00);
LIS3DH_WriteReg(LIS3DH_INT1_THS,0x00);
LIS3DH_WriteReg(LIS3DH_INT1_DURATION,0x00);
LIS3DH_WriteReg(LIS3DH_CLICK_CFG,0x00);
LIS3DH_WriteReg(LIS3DH_CLICK_THS,0x00);
LIS3DH_WriteReg(LIS3DH_TIME_LIMIT,0x00);
LIS3DH_WriteReg(LIS3DH_TIME_LATENCY,0x00);
LIS3DH_WriteReg(LIS3DH_TIME_WINDOW,0x00);
}
int gsensor_init(void)
{
uint8_t response = 0;
response |= LIS3DH_SetODR(LIS3DH_ODR_100Hz);//设置数据输出频率
response = response << 1;
response |= LIS3DH_SetMode(LIS3DH_NORMAL);//设置正常模式
response = response << 1;
response |= LIS3DH_SetFullScale(LIS3DH_FULLSCALE_2);//设置量程为±2g， BIT6:DATA LSB
response = response << 1;
response |= LIS3DH_SetAxis(LIS3DH_X_ENABLE | LIS3DH_Y_ENABLE | LIS3DH_Z_ENABLE);//使能三轴数据输出
response = response << 1;
return response;
}
uint8_t gsensor_set_threshold(uint8_t threshold_value,uint8_t interrupt_ID)
{
/*
1 LSb = 16 mg @ FS = ±2 g
1 LSb = 32 mg @ FS = ±4 g
1 LSb = 62 mg @ FS = ±8 g
1 LSb = 186 mg @ FS = ±16 g
*/
uint8_t response = 0;
if(interrupt_ID == 1)
{
LIS3DH_HPFAOI1Enable(MEMS_DISABLE);//High pass filter enabled for AOI function on interrupt 1,
response|= LIS3DH_SetIntConfiguration(LIS3DH_INT1_ZHIE_ENABLE|LIS3DH_INT1_ZLIE_ENABLE|
LIS3DH_INT1_YHIE_ENABLE|LIS3DH_INT1_YLIE_ENABLE|
LIS3DH_INT1_XHIE_ENABLE|LIS3DH_INT1_XLIE_ENABLE);//INT1_CFG中enable
response|= LIS3DH_SetInt6D4DConfiguration(LIS3DH_INT1_6D_ENABLE);
response|= LIS3DH_SetIntMode(LIS3DH_INT_MODE_6D_POSITION);
response|= LIS3DH_SetInt1Threshold(threshold_value);//16 * 16mg == 256mg
response|= LIS3DH_SetInt1Pin(LIS3DH_I1_INT1_ON_PIN_INT1_ENABLE);
}
}3. 数据采集及计算,有两种方法：
1）通过公式计算得到：
首先调用LIS3DH_GetAccAxesRaw（）获得xyz三个方向的寄存器值，然后通过公式计算。参考文章是这篇：
https://blog.csdn.net/sinat_23338865/article/details/51612872
首先在2中参数配置里，配置了fullsacle满量程是±2g, LIS3DH是16bit的data output，其中有一bit是符号位，所以还剩15bit的数据值，2^15 = 32768，2g = 2000mg，精度为2g/2^15= 2000mg/32768 =0.061mg，所以可以计算三个方向的值为：
X = X * 2000 /32768; 单位：mg
Y= Y * 2000 /32768; 单位：mg
Z = Z * 2000 /32768; 单位：mg
2）通过移位的方式获得：
void LIS3DH_Get_AccRaw(int16_t* pdata)
{
uint8_t i = 0;
uint8_t regValue[6] = {0, 0, 0, 0, 0, 0};
int16_t symbol[3] = {0,0,0};
for(i=0;i<6;i++)
{
LIS3DH_ReadReg(LIS3DH_OUT_X_L+i, regValue+i);
}
/* Format the data. */
for(i=0;i<3;i++)
{
if(regValue[2*i+1] & 0x80) symbol[i] = 0xF000;
else symbol[i] = 0x0000;
}
pdata[0] =symbol[0] | ((( ( ( int16_t )regValue[1] ) << 8 ) + ( int16_t )regValue[0] ) >> 4);
pdata[1] =symbol[1] | ((( ( ( int16_t )regValue[3] ) << 8 ) + ( int16_t )regValue[2] ) >> 4);
pdata[2] =symbol[2] | ((( ( ( int16_t )regValue[5] ) << 8 ) + ( int16_t )regValue[4] ) >> 4);
}
/*
*function:LIS3DH_Get_Sensitivity
*作用：读取满量程值：(00: +/- 2G; 01: +/- 4G; 10: +/- 8G; 11: +/- 16G)
*/
static void LIS3DH_Get_Sensitivity(uint8_t* sensitivity)
{
uint8_t fullscale = 0;
LIS3DH_ReadReg(LIS3DH_CTRL_REG4,&fullscale);
fullscale = (fullscale & 0x30) >> 4; //0x30:0011 0000
switch (fullscale)
{
case 0:*sensitivity = 1;break;
case 1:*sensitivity = 2;break;
case 2:*sensitivity = 4;break;
case 3:*sensitivity = 12;break;
default : break;
}
}
void LIS3DH_Get_AccValue(AxesRaw_t *pdata)
{
int16_t dataRaw[3];
uint8_t sensitivity = 0;
LIS3DH_Get_AccRaw(dataRaw);//获取3个方向的加速度值，
LIS3DH_Get_Sensitivity(&sensitivity);
pdata->AXIS_X = ( int32_t )( dataRaw[0] * sensitivity );
pdata->AXIS_Y = ( int32_t )( dataRaw[1] * sensitivity );
pdata->AXIS_Z = ( int32_t )( dataRaw[2] * sensitivity );
}讲解一下移位方法的理解：最高位bit16是符号位，所以数据位是15bit=32768,那么1个值是多少个mg就是2000mg/32768=1/16mg，就是读取出来的寄存器值需要除以16，除以16就是右移4bit,(2^4 = 16). 相对第一种方法，这种方法算出来的更准确一些应该，因为没有小数的运算。
方法2参考文章：https://www.pianshen.com/article/2045248726/
后记，现在明白了这种移位的方法了，加速度值在寄存器中是以补码的形式存在的，上面LIS3DH_Get_AccRaw（）是获取数据的补码的实现方法：
举例：regvalue[2] = 0xF0, regvalue[3] = 0xFB;
那么，if(regValue[2*i+1] & 0x80) symbol[i] = 0xF000; /*假如是负数，高4位保留（因为移位4位后，数据是0x0XXX的形式，补码需要数值前面符号位后面都是1，所以这里是0xF000），取补码，负数是以补码的形式输出*/
symbol[1] | ( ( ( ((int16_t)regValue[3]) << 8 ) + (int16_t)regValue[2] ) >> 4);执行后，结果是0xF000 | 0xFBF = 0xFFBF;
0xFFBF的二进制是 1111 1111 1011 1111
减一：1111 1111 1011 1110， 取反：0000 0000 0100 0001
它的原码是 0000 0000 0100 0001,换成10进制是65，加上负号就是-65，
4，测试结果：
void cmd_lis3dh_test(char *args){
rt_device_t lis3dh_dev;
int8_t ret;
AxesRaw_t acc,acc1;
int32_t x,y,z;
lis3dh_dev = n_device_find("lis3dh");//基于RTTthrea的方式实现的代码
if(lis3dh_dev == NULL){
cmd_printf("lis3dh not find.\r\n");
}
ret = n_device_open(lis3dh_dev,RT_DEVICE_FLAG_RDWR);
if(ret != HAL_OK)
cmd_printf("lis3dh open failed!.\r\n");
uint8_t lis_id;
n_device_control(lis3dh_dev,N_LIS3DH_CTRL_ID,&lis_id);
rt_kprintf("data= 0x%x\r\n",lis_id);
LIS3DH_GetAccAxesRaw(&acc);//方法1）
cmd_printf("LIS3DH read Acceleration adval, x:%d, y:%d, z:%d.\r\n",acc.AXIS_X,acc.AXIS_Y,acc.AXIS_Z);
acc.AXIS_X = acc.AXIS_X * 2000 / 32768;
acc.AXIS_Y = acc.AXIS_Y * 2000 / 32768;
acc.AXIS_Z = acc.AXIS_Z * 2000 / 32768;
cmd_printf("LIS3DH read Acceleration mg, x:%d, y:%d, z:%d.\r\n",acc.AXIS_X,acc.AXIS_Y,acc.AXIS_Z);
LIS3DH_Get_AccValue(&acc1); //方法2）
cmd_printf("LIS3DH read Acceleration g, x:%d, y:%d, z:%d.\r\n",acc1.AXIS_X,acc1.AXIS_Y,acc1.AXIS_Z);
cmd_printf("LIS3DH read INT1 Level: %d\r\n ",n_gpio_readpin(GPIOE,GPIO_PIN_13));//显示加速度计中断
n_device_close(lis3dh_dev);
}5，测试结果：
0x33是lis3dh的ID。
adval是寄存器中的值； mg是方法1算出来的结果，应该是0.992g(第一行)，g是方法2算出来的结果1.017g，单位标的不对。
看lis3dh知道，如果加速度计在水平放置时，在z轴方向上是1个g，x或y方向垂直放时，在x或y方向是1个g，其他两个方向应该是0，但是实际中不可能完全是0，会有微小的值存在。
