关于LSI3DH的使用（转载）

https://blog.csdn.net/u012523921/article/details/107016750/

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;

1.  
   /*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*/
2.  
   extern SPI_HandleTypeDef hspi2;
3.  
   uint8_t LIS3DHInit(void)//SPI初始化
4.  
   {
5.  
   LIS3DH_CS_DISABLE; 取消片选
6.  
   MX_SPI2_Init();
7.  
   return HAL_OK;
8.  
   }
9.  
   /*******************************************************************************
10.  
    * Function Name : LIS3DH_ReadReg
11.  
    * Description : Generic Reading function. It must be fullfilled with either
12.  
    * : I2C or SPI reading functions
13.  
    * Input : Register Address
14.  
    * Output : Data REad
15.  
    * Return : None
16.  
    *******************************************************************************/
17.  
    uint8_t LIS3DH_ReadReg(uint8_t Reg, uint8_t* Data) {
18.  
     
19.  
    uint8_t ret;
20.  
    uint8_t txdata;
21.  
    /* Start SPI transmission */
22.  
    LIS3DH_CS_ENABLE;
23.  
    /* Add read bit */
24.  
    Reg |= 0x80;
25.  
    /* Send address */
26.  
    HAL_SPI_Transmit(&hspi2,&Reg,1,100);
27.  
    /* Receive data */
28.  
    txdata = LIS302DL_LIS3DSH_DUMMY_BYTE;
29.  
    ret = HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi2,&txdata,Data,1,100);
30.  
    /* Stop SPI transmission */
31.  
    LIS3DH_CS_DISABLE;
32.  
    return ret;
33.  
    }
34.  
     
35.  
     
36.  
    /*******************************************************************************
37.  
    * Function Name : LIS3DH_WriteReg
38.  
    * Description : Generic Writing function. It must be fullfilled with either
39.  
    * : I2C or SPI writing function
40.  
    * Input : Register Address, Data to be written
41.  
    * Output : None
42.  
    * Return : None
43.  
    *******************************************************************************/
44.  
    uint8_t LIS3DH_WriteReg(uint8_t WriteAddr, uint8_t Data)
45.  
    {
46.  
    uint8_t txdata[2],ret;
47.  
    txdata[0] = WriteAddr;
48.  
    txdata[1] = Data;
49.  
    /* Start SPI transmission */
50.  
    LIS3DH_CS_ENABLE;
51.  
    /* Send address */
52.  
    ret = HAL_SPI_Transmit(&hspi2,txdata,2,100);
53.  
    /* Stop SPI transmission */
54.  
    LIS3DH_CS_DISABLE;
55.  
     
56.  
    return ret;
57.  
    }
58.  
    uint8_t LIS3DH_MultiRead(uint8_t start_addr,uint8_t len,uint8_t *data)//连续读读寄存器
59.  
    {
60.  
    uint8_t ret,txdata;
61.  
     
62.  
    /* Add read bit and autoincrement bit */
63.  
    start_addr |= 0xC0;
64.  
    txdata = start_addr;
65.  
    /* Start SPI transmission */
66.  
    LIS3DH_CS_ENABLE;
67.  
    /* Send address */
68.  
    HAL_SPI_Transmit(&hspi2,&txdata,1,100);
69.  
    /* Receive data */
70.  
    ret = HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi2,data,data,len,1000);
71.  
    /* Stop SPI transmission */
72.  
    LIS3DH_CS_DISABLE;
73.  
     
74.  
    return ret;
75.  
    }

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. ",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：

1.  
   void Reset_LIS3DH(void)
2.  
   {
3.  
   LIS3DH_WriteReg(LIS3DH_TEMP_CFG_REG,0x00);
4.  
   LIS3DH_WriteReg(LIS3DH_CTRL_REG1,0x07); //XYZ轴使能
5.  
   LIS3DH_WriteReg(LIS3DH_CTRL_REG2,0x00);
6.  
   LIS3DH_WriteReg(LIS3DH_CTRL_REG3,0x00);
7.  
   LIS3DH_WriteReg(LIS3DH_CTRL_REG4,0x00);
8.  
   LIS3DH_WriteReg(LIS3DH_CTRL_REG5,0x00);
9.  
   LIS3DH_WriteReg(LIS3DH_CTRL_REG6,0x00);
10.  
    LIS3DH_WriteReg(LIS3DH_REFERENCE_REG,0x00);
11.  
    LIS3DH_WriteReg(LIS3DH_FIFO_CTRL_REG,0x00);
12.  
    LIS3DH_WriteReg(LIS3DH_INT1_CFG,0x00);
13.  
    LIS3DH_WriteReg(LIS3DH_INT1_THS,0x00);
14.  
    LIS3DH_WriteReg(LIS3DH_INT1_DURATION,0x00);
15.  
    LIS3DH_WriteReg(LIS3DH_CLICK_CFG,0x00);
16.  
    LIS3DH_WriteReg(LIS3DH_CLICK_THS,0x00);
17.  
    LIS3DH_WriteReg(LIS3DH_TIME_LIMIT,0x00);
18.  
    LIS3DH_WriteReg(LIS3DH_TIME_LATENCY,0x00);
19.  
    LIS3DH_WriteReg(LIS3DH_TIME_WINDOW,0x00);
20.  
    }
21.  
    int gsensor_init(void)
22.  
    {
23.  
    uint8_t response = 0;
24.  
    response |= LIS3DH_SetODR(LIS3DH_ODR_100Hz);//设置数据输出频率
25.  
    response = response << 1;
26.  
    response |= LIS3DH_SetMode(LIS3DH_NORMAL);//设置正常模式
27.  
    response = response << 1;
28.  
    response |= LIS3DH_SetFullScale(LIS3DH_FULLSCALE_2);//设置量程为±2g， BIT6:DATA LSB
29.  
    response = response << 1;
30.  
    response |= LIS3DH_SetAxis(LIS3DH_X_ENABLE | LIS3DH_Y_ENABLE | LIS3DH_Z_ENABLE);//使能三轴数据输出
31.  
    response = response << 1;
32.  
    return response;
33.  
    }
34.  
    uint8_t gsensor_set_threshold(uint8_t threshold_value,uint8_t interrupt_ID)
35.  
    {
36.  
    /*
37.  
    1 LSb = 16 mg @ FS = ±2 g
38.  
    1 LSb = 32 mg @ FS = ±4 g
39.  
    1 LSb = 62 mg @ FS = ±8 g
40.  
    1 LSb = 186 mg @ FS = ±16 g
41.  
    */
42.  
    uint8_t response = 0;
43.  
    if(interrupt_ID == 1)
44.  
    {
45.  
    LIS3DH_HPFAOI1Enable(MEMS_DISABLE);//High pass filter enabled for AOI function on interrupt 1,
46.  
    response|= LIS3DH_SetIntConfiguration(LIS3DH_INT1_ZHIE_ENABLE|LIS3DH_INT1_ZLIE_ENABLE|
47.  
    LIS3DH_INT1_YHIE_ENABLE|LIS3DH_INT1_YLIE_ENABLE|
48.  
    LIS3DH_INT1_XHIE_ENABLE|LIS3DH_INT1_XLIE_ENABLE);//INT1_CFG中enable
49.  
    response|= LIS3DH_SetInt6D4DConfiguration(LIS3DH_INT1_6D_ENABLE);
50.  
    response|= LIS3DH_SetIntMode(LIS3DH_INT_MODE_6D_POSITION);
51.  
    response|= LIS3DH_SetInt1Threshold(threshold_value);//16 * 16mg == 256mg
52.  
    response|= LIS3DH_SetInt1Pin(LIS3DH_I1_INT1_ON_PIN_INT1_ENABLE);
53.  
    }
54.  
    }

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：

1.  
   void LIS3DH_Get_AccRaw(int16_t* pdata)
2.  
   {
3.  
   uint8_t i = 0;
4.  
   uint8_t regValue[6] = {0, 0, 0, 0, 0, 0};
5.  
   int16_t symbol[3] = {0,0,0};
6.  
   for(i=0;i<6;i++)
7.  
   {
8.  
   LIS3DH_ReadReg(LIS3DH_OUT_X_L+i, regValue+i);
9.  
   }
10.  
    /* Format the data. */
11.  
    for(i=0;i<3;i++)
12.  
    {
13.  
    if(regValue[2*i+1] & 0x80) symbol[i] = 0xF000;
14.  
    else symbol[i] = 0x0000;
15.  
    }
16.  
    pdata[0] =symbol[0] | ((( ( ( int16_t )regValue[1] ) << 8 ) + ( int16_t )regValue[0] ) >> 4);
17.  
    pdata[1] =symbol[1] | ((( ( ( int16_t )regValue[3] ) << 8 ) + ( int16_t )regValue[2] ) >> 4);
18.  
    pdata[2] =symbol[2] | ((( ( ( int16_t )regValue[5] ) << 8 ) + ( int16_t )regValue[4] ) >> 4);
19.  
     
20.  
    }
21.  
    /*
22.  
    *function:LIS3DH_Get_Sensitivity
23.  
    *作用：读取满量程值：(00: +/- 2G; 01: +/- 4G; 10: +/- 8G; 11: +/- 16G)
24.  
    */
25.  
    static void LIS3DH_Get_Sensitivity(uint8_t* sensitivity)
26.  
    {
27.  
    uint8_t fullscale = 0;
28.  
    LIS3DH_ReadReg(LIS3DH_CTRL_REG4,&fullscale);
29.  
    fullscale = (fullscale & 0x30) >> 4; //0x30:0011 0000
30.  
    switch (fullscale)
31.  
    {
32.  
    case 0:*sensitivity = 1;break;
33.  
    case 1:*sensitivity = 2;break;
34.  
    case 2:*sensitivity = 4;break;
35.  
    case 3:*sensitivity = 12;break;
36.  
    default : break;
37.  
    }
38.  
    }
39.  
     
40.  
    void LIS3DH_Get_AccValue(AxesRaw_t *pdata)
41.  
    {
42.  
    int16_t dataRaw[3];
43.  
    uint8_t sensitivity = 0;
44.  
    LIS3DH_Get_AccRaw(dataRaw);//获取3个方向的加速度值，
45.  
    LIS3DH_Get_Sensitivity(&sensitivity);
46.  
    pdata->AXIS_X = ( int32_t )( dataRaw[0] * sensitivity );
47.  
    pdata->AXIS_Y = ( int32_t )( dataRaw[1] * sensitivity );
48.  
    pdata->AXIS_Z = ( int32_t )( dataRaw[2] * sensitivity );
49.  
    }

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：

1.  
   void cmd_lis3dh_test(char *args){
2.  
   rt_device_t lis3dh_dev;
3.  
   int8_t ret;
4.  
   AxesRaw_t acc,acc1;
5.  
   int32_t x,y,z;
6.  
    
7.  
   lis3dh_dev = n_device_find("lis3dh");//基于RTTthrea的方式实现的代码
8.  
   if(lis3dh_dev == NULL){
9.  
   cmd_printf("lis3dh not find. ");
10.  
    }
11.  
    ret = n_device_open(lis3dh_dev,RT_DEVICE_FLAG_RDWR);
12.  
    if(ret != HAL_OK)
13.  
    cmd_printf("lis3dh open failed!. ");
14.  
    uint8_t lis_id;
15.  
    n_device_control(lis3dh_dev,N_LIS3DH_CTRL_ID,&lis_id);
16.  
    rt_kprintf("data= 0x%x ",lis_id);
17.  
     
18.  
    LIS3DH_GetAccAxesRaw(&acc);//方法1）
19.  
    cmd_printf("LIS3DH read Acceleration adval, x:%d, y:%d, z:%d. ",acc.AXIS_X,acc.AXIS_Y,acc.AXIS_Z);
20.  
     
21.  
    acc.AXIS_X = acc.AXIS_X * 2000 / 32768;
22.  
    acc.AXIS_Y = acc.AXIS_Y * 2000 / 32768;
23.  
    acc.AXIS_Z = acc.AXIS_Z * 2000 / 32768;
24.  
    cmd_printf("LIS3DH read Acceleration mg, x:%d, y:%d, z:%d. ",acc.AXIS_X,acc.AXIS_Y,acc.AXIS_Z);
25.  
    LIS3DH_Get_AccValue(&acc1); //方法2）
26.  
    cmd_printf("LIS3DH read Acceleration g, x:%d, y:%d, z:%d. ",acc1.AXIS_X,acc1.AXIS_Y,acc1.AXIS_Z);
27.  
    cmd_printf("LIS3DH read INT1 Level: %d ",n_gpio_readpin(GPIOE,GPIO_PIN_13));//显示加速度计中断
28.  
     
29.  
    n_device_close(lis3dh_dev);
30.  
    }

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。