4、加速度计驱动开发（ADXL345）：芯片手册导读、寄存器配置、初始化流程、读取原始数据、FIFO模式与中断配置

好，咱们今天来啃一块硬骨头——ADXL345加速度计。这颗芯片在智能手表里太常见了，计步、抬腕亮屏、跌倒检测，都离不开它。我个人习惯是，拿到一颗新传感器，先不看代码，先看手册。你想想看，手册就是芯片的「使用说明书」，不看说明书就上电，大概率要翻车。

4.1 芯片手册导读：别被几百页吓到

ADXL345的手册大概40多页，不算厚。但我不建议你从头读到尾。我一般先看这几部分：

  • Features（特性）：快速了解这颗芯片能干吗。比如它支持±2g/±4g/±8g/±16g量程，13位分辨率，还有FIFO和中断。
  • Pin Configuration（引脚图）：确认怎么接线。I2C还是SPI？CS脚怎么拉？
  • Register Map（寄存器映射表）：这是核心。所有配置都靠写寄存器，所有数据都靠读寄存器。
  • Application Information（应用信息）：这里经常藏着「避坑指南」。比如上电后要等多久才能开始配置，我就在这吃过亏。
我的小技巧： 把寄存器映射表打印出来贴在工位上。写代码时扫一眼，比来回翻PDF快多了。

4.2 寄存器配置：核心寄存器一览

ADXL345的寄存器地址都是8位的，操作起来很直接。下面这几个寄存器，你必须要记住：

寄存器名称 地址 作用
DEVID 0x00 设备ID，固定为0xE5，用来确认I2C通信正常
POWER_CTL 0x2D 电源控制，必须写0x08才能退出待机模式
DATA_FORMAT 0x31 设置量程、分辨率、数据格式
BW_RATE 0x2C 设置输出数据速率（ODR）
FIFO_CTL 0x38 FIFO模式控制
INT_ENABLE 0x2E 中断使能

嗯，这里要注意：POWER_CTL寄存器的bit3（Measure位），如果不置1，芯片就一直待在待机模式，读出来的数据全是0。我曾经调试了一下午，最后发现是忘了写这个位——说出来都是泪。

4.3 初始化流程：三步走

初始化ADXL345，说白了就三步。我习惯写成这样：

// 第一步：确认设备ID
uint8_t devid = i2c_read(ADXL345_ADDR, 0x00);
if (devid != 0xE5) {
    // 通信有问题，别往下走了
    return ERROR_I2C;
}

// 第二步：配置基本参数
i2c_write(ADXL345_ADDR, 0x31, 0x0B);  // DATA_FORMAT: ±16g, 13位, 右对齐
i2c_write(ADXL345_ADDR, 0x2C, 0x0A);  // BW_RATE: 100Hz输出速率

// 第三步：退出待机模式
i2c_write(ADXL345_ADDR, 0x2D, 0x08);  // POWER_CTL: 测量模式

为什么先读DEVID？因为这是验证I2C总线是否通的最快方法。如果读不到0xE5，要么地址错了，要么线没焊好。我在项目里遇到过好几次，芯片没焊牢，读DEVID直接返回0xFF，省去了后面一大堆无意义的调试。

4.4 读取原始数据：X、Y、Z轴

加速度数据存在三个寄存器对里：

  • DATAX0 (0x32) 和 DATAX1 (0x33) —— X轴
  • DATAY0 (0x34) 和 DATAY1 (0x35) —— Y轴
  • DATAZ0 (0x36) 和 DATAZ1 (0x37) —— Z轴

注意，ADXL345支持多字节读取。你只需要发送起始地址0x32，然后连续读6个字节，芯片会自动递增地址。这样效率最高。

int16_t read_adxl345_axis(uint8_t reg_low) {
    uint8_t buf[2];
    i2c_read_bytes(ADXL345_ADDR, reg_low, buf, 2);
    // 注意：ADXL345是小端格式，低字节在前
    return (int16_t)(buf[0] | (buf[1] << 8));
}

// 使用示例
int16_t x = read_adxl345_axis(0x32);
int16_t y = read_adxl345_axis(0x34);
int16_t z = read_adxl345_axis(0x36);

读出来的原始值怎么转成g？公式很简单：加速度(g) = 原始值 × 量程 / 2^分辨率。比如±16g、13位分辨率，就是 原始值 × 32 / 8192。你想想看，如果量程设错了，算出来的加速度就全偏了。我见过有人把±2g的数据当±16g算，结果计步器疯狂乱跳。

4.5 FIFO模式与中断配置

FIFO是ADXL345的一个亮点。它能缓存最多32组数据，这样主控不用频繁去读，省电又省CPU。FIFO有四种模式：

  • Bypass（旁路）：FIFO不用，数据直接读
  • FIFO（先进先出）：存满32组后，新数据覆盖旧数据
  • Stream（流模式）：存满后继续存，最旧的数据被丢弃
  • Trigger（触发模式）：由中断触发开始存数据

我一般在智能手表里用Stream模式。因为手表要持续监测运动，不能丢数据。配置代码长这样：

// 配置FIFO为Stream模式，水印设置为16组
i2c_write(ADXL345_ADDR, 0x38, 0x90 | 16);  // FIFO_CTL: Stream模式, 水印=16

// 使能FIFO水印中断
i2c_write(ADXL345_ADDR, 0x2E, 0x04);  // INT_ENABLE: 使能水印中断

// 配置中断引脚（默认INT1）
i2c_write(ADXL345_ADDR, 0x2F, 0x04);  // INT_MAP: 水印中断映射到INT1
注意： 配置FIFO模式前，必须先把芯片置于待机模式（POWER_CTL的Measure位清0），改完FIFO_CTL后再重新进入测量模式。否则FIFO配置可能不生效。我踩过这个坑，折腾了两天。

中断来了之后，怎么读FIFO？先读FIFO_STATUS寄存器（0x39），看看里面有多少组数据。然后一次性读出来：

void read_fifo_data(int16_t *x_buf, int16_t *y_buf, int16_t *z_buf, uint8_t count) {
    uint8_t raw[6 * count];
    i2c_read_bytes(ADXL345_ADDR, 0x32, raw, 6 * count);
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        x_buf[i] = (int16_t)(raw[i*6] | (raw[i*6+1] << 8));
        y_buf[i] = (int16_t)(raw[i*6+2] | (raw[i*6+3] << 8));
        z_buf[i] = (int16_t)(raw[i*6+4] | (raw[i*6+5] << 8));
    }
}

为什么要一次性读？因为如果你读一组、处理一组、再读下一组，中间的时间差会导致数据不同步。FIFO的好处就是让你批量拿数据，拿完一次处理完，干净利落。

4.6 避坑总结

最后，我把自己在ADXL345上踩过的坑列一下，你遇到了可以直接翻到这里：

  1. 上电后别急着配置：至少等5ms，让芯片内部稳定。我一开始没等，配置经常写不进去。
  2. 多字节读取时地址要连续：ADXL345支持自动递增，但前提是你发的起始地址是对的。如果读出来全是0，检查一下地址是不是写错了。
  3. FIFO水印中断可能不准：有时候水印设了16组，但中断来的时候FIFO里只有15组。别慌，读FIFO_STATUS确认实际数量再读。
  4. 中断引脚要配置上拉：ADXL345的中断输出是开漏的，外部必须接上拉电阻。否则中断信号拉不起来，主控永远收不到。

好了，ADXL345的驱动开发就聊到这儿。下一章咱们讲磁力计，那个东西更「妖」，到时候再细说。

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