STM32控制三轴加速度传感器实现分析（2） 加速度, 传感器, 寄存器, 程序, 外设

yuyang911220

MEMS控制原理

在程序动作前，需要初始化系统中断向量表（使用NVIC_SetVectorTable函数），配置系统时钟、使能各外设时钟（SystemInit，RCC_APB2PeriphClockCmd，RCC_APB1PeriphClockCmd）。


1。GPIO
PB6,PB7分别作为SCL和SDA。查找STM32芯片手册的AFIO部分，

将PB6,PB7作为SCL和SDA使用不需要进行重映射，因此只需初始化其模式、速度。


2。I2C
（1）外设时钟频率
外设时钟频率fPCLK1需写入CR2寄存器的最低六位，写入值的单位为MHz。因此，把RCC中PCLK1的频率值除以1000,000后，放入CR2中。

（2）CCR (clock control register)
该值控制master模式下的I2C时钟。
I2C传输分为standard mode (fSCL = 100kHz) 和fast mode (fSCL = 400kHz)。fast mode分为 tlow/thigh = 2 和 tlow/thigh = 16/9 两种。图示如下。16/9类同。


CCR值的公式为：
standard mode:
Thigh = CCR * TPCLK1
Tlow = CCR * TPCLK1
fast mode:
比例为2：
Thigh = CCR * TPCLK1
Tlow = 2 * CCR * TPCLK1
比例为16/9:
Thigh = 9 * CCR * TPCLK1
Tlow = 16 * CCR * TPCLK1

因此，计算CCR值的方法为:
standard mode:
CCR = Thigh / TPCLK1 = 0.5 * TSCL / TPCLK1 = fPCLK1 / (2 * fSCL)
(代码中结构体的变量I2C_ClockSpeed即为fSCL)
fast mode:
比例为2：
CCR = Thigh / TPCLK1 = (1 / 3) * TSCL / TPCLK1 = fPCLK1 / (3 * fSCL)
比例为16/9：
CCR = fPCLK1 / (25 * fSCL)

在CCR中，standard mode下最小值为0x04，fast mode下为0x01。

（3）TRISE寄存器
该值设定master模式下的最大上升时间。计算方法为允许的最大SCL上升时间除以TPCLK1，所得商值加1。
在I2C bus specification中，standard mode 下最大时间为1000ns，fast mode下为300ns。
因此，TRISE计算方法为：
standard mode：
TRISE = 1000 * (10^(-9)) / TPCLK1 + 1 = fPCLK1 + 1
fast mode:
TRISE = 300 * (10^(-9)) / TPCLK1 + 1 = 300 * fPCLK1 / 1000 + 1


3。读取MEMS中加速度数据
实现过程按照LIS302DL datasheet中给的时序

大致步骤为：允许ACK，发送起始位，发送外设写地址，发送命令数据，发送起始位，发送外设读地址，（收到外设数据），禁用ACK，发送停止位，允许ACK，从DR寄存器读数据。
发送和接收命令或地址数据的本质是读写DR寄存器。
每步执行之后需要检查SR1和SR2相应寄存器的状态，确认该步执行完成后才能进行下一步。
对于外设读写地址，LIS302DL datasheet中有说明：当SDO接地时，外设地址SAD为00111010；master要发送的地址数据位SAD+W/R，W/R位，从MEMS读数据时为1，向MEMS写数据时为0。

在发送外设写地址后，对MEMS的操作为：通过I2C写入MEMS寄存器的地址，（通过I2C写入对该寄存器的控制字）。
在发送外设读地址后，对MEMS的操作为：关闭ACK，发送停止位，从DR读取数据。

程序中用到的MEMS寄存器有：0x20 CTRL_REG1，选择电源模式，选择加速度检测方向
                                          0x27 STATUS_REG，各轴数据获取和溢出状况
                                          0x29, 2B, 2D OUT_X,Y,Z 各轴输出数据。

剩余问题：在I2C驱动中，对于外设时钟频率的赋值，汇编代码中，MCU寄存器中为正确的值，但单步时发现，赋值给时钟频率变量的值显示不正确，无法赋给正确的值；最后计算结果为寄存器中数据的计算，因此是正确的。
若把变量声明为static，汇编代码中该变量的存储位置发生变化。需要学习code, RO data, RW data和ZI data的职能。