FPGA读取ADXL345

本文介绍了一种使用FPGA通过IIC读取ADXL345加速度计数据的方法,并详细解释了如何将读取的负数原始数据转换为正数以便后续处理。

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  1. 最近在利用FPGA读取ADXL345的数据,参考网络上的一些资源后,利用IIC将ADXL345的数据读取出来,并通过串口发送到串口助手上进行显示。关键点在于将ADXL345的数据读取过程中,将读取的负原始数据转变成正的数值,方便进行处理。
  2. 负数转变为正数过程中,由于在FPGA中负数是按照补码的形式进行存储,因此在转变为正数的过程中,要先将数据拓展为n+1位,其中n表示要转换的数据的位数,1是拓展的符号位。然后再取反加1即可将数据转换为正数,或者直接在拓展的数据前加“-”。代码如下:
reg [16:0] x_data;
reg [16:0] y_data;
reg [16:0] z_data;
always@(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)begin
  if(!sys_rst_n)begin
   x_data<=17'b0;
   y_data<=17'b0;
   z_data<=17'b0;
  end
  else begin
    if(ACC_X_DATA[15]==1'b1)begin x_data<=-{ACC_X_DATA[15],ACC_X_DATA};end
    else begin x_data<={ACC_X_DATA[15],ACC_X_DATA};end
    if(ACC_Y_DATA[15]==1'b1)begin y_data<=-{ACC_Y_DATA[15],ACC_Y_DATA};end
    else begin y_data<={ACC_Y_DATA[15],ACC_Y_DATA};end
    if(ACC_Z_DATA[15]==1'b1)begin z_data<=-{ACC_Z_DATA[15],ACC_Z_DATA};end
    else begin z_data<={ACC_Z_DATA[15],ACC_Z_DATA};end
  end
end
  1. 数据处理之后,利用signalTap抓取的数据如下,此时ADXL345模块处于静止平放状态。
    SignalTap抓取数据图
    从图中可以看出采集的数据X轴的为0X0010,Y轴的数据为0X0000,Z轴的数据为0X00E8。因为静止平放状态,所以X轴,Y轴的加速度基本为0g,而Z轴的加速度由于地球重力加速度的影响约为1g。
    串口助手显示的数据如图所示
    串口助手显示数据工程文件传送门
<think>嗯,用户想了解如何通过SPI接口读取ADXL345加速度传感器的数据,需要示例代码和教程。首先,我需要回顾一下ADXL345的SPI通信协议和寄存器配置。 ADXL345支持SPI模式,包括模式3(CPOL=1,CPHA=1),这是常见的工作模式。用户需要配置SPI的时钟极性和相位,确保与传感器匹配。然后,需要设置数据格式寄存器,比如选择全分辨率、测量模式,以及输出数据的范围,比如±16g。同时,可能需要设置数据速率,比如默认的100Hz。 接下来,读取数据时需要知道X、Y、Z轴的寄存器地址。ADXL345的数据寄存器是0x32到0x37,每个轴占用两个字节,低字节在前。在SPI通信中,读写操作需要设置最高位,读操作是1,写操作是0。例如,读取多个字节时,需要将最高位和MB位(多字节)置1,即0x80 | 0x40 | 寄存器地址。 示例代码部分,我需要用用户提供的ESP32的SPI库来展示初始化、配置和读取数据的步骤。初始化SPI总线,配置时钟、MISO、MOSI、CS引脚。然后,写入数据格式寄存器和电源控制寄存器,启动测量。读取数据时,发送读取命令,然后连续读取6个字节的数据,组合成三个轴的原始值,再转换成实际的加速度值。 还需要注意CS引脚的控制,每次通信前拉低,结束后拉高。另外,转换公式需要根据数据格式,比如全分辨率下,每个LSB对应的g值,比如±16g时,每个LSB是0.004g。 用户可能需要更多的细节,比如如何处理SPI的传输错误,或者如何验证数据是否正确。此外,引用中的资源链接可能有更完整的代码示例,应该建议用户参考。 最后,生成相关问题时要围绕SPI配置、数据处理、优化方法、错误处理和应用场景,帮助用户深入理解。</think>### 使用SPI协议与ADXL345通信的步骤及示例代码 #### 1. 硬件连接 ADXL345的SPI接口需要以下引脚连接: - **SCLK**:SPI时钟线(ESP32 GPIO 18) - **MISO**:主输入从输出(ESP32 GPIO 19) - **MOSI**:主输出从输入(ESP32 GPIO 23) - **CS**:片选信号(ESP32 GPIO 5) - **VCC**:3.3V电源 - **GND**:共地 #### 2. 配置SPI通信参数 ADXL345的SPI模式为**模式3**(CPOL=1,CPHA=1),数据位宽8位,时钟频率建议≤5MHz。需设置以下寄存器: - **数据格式寄存器(0x31)**:配置测量范围和分辨率,例如全分辨率±16g: $$ \text{0x31} = 0x0B \quad (\text{二进制00001011}) $$ - **电源控制寄存器(0x2D)**:开启测量模式: $$ \text{0x2D} = 0x08 \quad (\text{二进制00001000}) $$ #### 3. 读取加速度数据的代码实现(ESP32平台) ```python from machine import Pin, SPI import utime # 初始化SPI spi = SPI(1, baudrate=5000000, polarity=1, phase=1, sck=Pin(18), mosi=Pin(23), miso=Pin(19)) cs = Pin(5, Pin.OUT) def read_reg(reg_addr, num_bytes=1): cs.value(0) spi.write(bytes([reg_addr | 0x80 | 0x40])) # 0x80=读命令,0x40=多字节读 data = spi.read(num_bytes) cs.value(1) return data def write_reg(reg_addr, value): cs.value(0) spi.write(bytes([reg_addr & 0x7F])) # 0x7F=写命令 spi.write(bytes([value])) cs.value(1) # 初始化ADXL345 write_reg(0x31, 0x0B) # ±16g全分辨率模式 write_reg(0x2D, 0x08) # 启动测量 # 读取三轴数据 def get_acceleration(): data = read_reg(0x32, 6) x = (data[1] << 8) | data[0] y = (data[3] << 8) | data[2] z = (data[5] << 8) | data[4] # 转换为实际加速度值(±16g时灵敏度=0.004g/LSB) return (x * 0.004, y * 0.004, z * 0.004) while True: x, y, z = get_acceleration() print(f"X:{x:.2f}g Y:{y:.2f}g Z:{z:.2f}g") utime.sleep(0.1) ``` #### 关键说明: 1. **SPI模式配置**:必须匹配传感器的CPOL和CPHA设置[^1] 2. **多字节读取**:通过`0x40`标志实现连续寄存器读取 3. **数据转换**:实际加速度值需根据数据格式寄存器的量程计算[^1]
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