Arduino I2C + 三轴加速度计LIS3DH

LIS3DH是ST公司生产的MEMS三轴加速度计芯片，实现运动传感的功能。主要特性有：

• 宽工作电压范围：1.71 ~ 3.6V
• 功耗：低功耗模式2μA；正常工作模式、ODR = 50Hz时功耗11μA（要求SDO/SA0脚浮空或上拉）
• 测量范围：+/-2g ~ +/-16g
• 接口：I2C、三线制/四线制SPI
• 16 bit数据输出
• 两个可编程中断输出脚，用于自由落体和动作检测
• 6D/4D方向检测
• 内置AD支持3路外部信号输入
• 内置温度传感器
• 内置32-slot的10-bit FIFO存储器
• 自检测功能
• 封装：3 x 3 x 1 mm LGA-16

管脚定义

• VCC：电源
• Vdd_IO：数字接口供电电源
• GND：地
• RES：连接到地
• NC：不连接
• CS：I2C接口选择（CS=1）；或SPI接口片选脚（CS=0）
• SCL/SPC：I2C接口或SPI接口的时钟线
• SDA/SDI/SDO：I2C接口或SPI接口数据线
• SDO/SA0：I2C地址选择脚；或四线制SPI接口输出脚。浮空时为1。
• INT1：中断信号输出，触发条件可中断
• INT2：同上
• ADC1、ADC2、ADC3：数模转换的模拟信号输入脚

与Arduino的连接

用工作于3.3V/8MHz版本的Arduino Pro Mini进行调试，可避免用UNO时接口电平转换的麻烦。采用I2C接口进行通讯。未利用INT1、INT2和FIFO的功能。

LIS3DH　　Pro Mini 3.3V/8MHz

VDD <------> 3.3V

GND <------> GND

SCL <------>  A5 (SCL)

SDA <------> A4 (SDA)

功能调试

1. 根据应用手册，LIS3DH用于倾斜检测时，最好将测量范围设置为+/-2g。

2. 设备上电后，需要约5ms的启动时间，之后自动进入低功耗模式。之后不同的模式间切换也需要少许的时间，与ODR有关。

3. 存储结果的寄存器的值为有符号数（二补码）。应用笔记中“Example of acceleration data”中的示例表格，1g对应的高位寄存器值应为40h，资料应该是误写成了04h。

4. 手册中的功耗数据只适用于SDO/SA0脚接电源、或者空接的情况。若该管脚接地，功耗会增加150μA；若通过下拉电阻接地，功耗则会更大。

测试代码

 /*
     Measurement of acceleration values using motion sensor LIS3DH
 */

 #include <Wire.h>

 #define ADDRESS_LIS3DH 0x19
 #define CTRL_REG1 0x20
 #define CTRL_REG4 0x23
 #define CTRL_REG5 0x24
 #define STATUS_REG 0x27
 #define OUT_X_L 0x28

 byte buffer[];
 byte statusReg;

 boolean ready = false;
 int outX, outY, outZ;
 int xVal, yVal, zVal;

 void setup()
 {
     Wire.begin();
     Serial.begin();
     delay(); //5 ms boot procedure

     // reboot memory content, to make a clean start
     Wire.beginTransmission(ADDRESS_LIS3DH);
     Wire.write(CTRL_REG5);
     Wire.write(0x80);
     Wire.endTransmission();

     delay();

     //set ODR = 1 Hz, normal mode, x/y/z axis enabled
     Wire.beginTransmission(ADDRESS_LIS3DH);
     Wire.write(CTRL_REG1);
     Wire.write(0x17);
     Wire.endTransmission();

     //set BDU= 1, scale = +/-2g, high resolution enabled
     Wire.beginTransmission(ADDRESS_LIS3DH);
     Wire.write(CTRL_REG4);
     Wire.write(0x80);
     Wire.endTransmission();
 }

 void loop()
 {
     // read STATUS_REG
     while(ready == false)
     {
         Wire.beginTransmission(ADDRESS_LIS3DH);
         Wire.write(STATUS_REG);
         Wire.endTransmission();
         Wire.requestFrom(ADDRESS_LIS3DH, );
         if (Wire.available() >= )
         {
             statusReg = Wire.read();
         }
         if (bitRead(statusReg, ) == ) //new data available
         {
             ready = true;
         }
         delay();
     }

     if (bitRead(statusReg, ) == )
     {
         Serial.println("Some data have been overwritten.");
     }

     //read the result
     Wire.beginTransmission(ADDRESS_LIS3DH);
     Wire.write(OUT_X_L | 0x80); //read multiple bytes
     Wire.endTransmission();
     Wire.requestFrom(ADDRESS_LIS3DH, );
     if (Wire.available() >= )
     {
         for (int i = ; i < ; i++)
         {
             buffer[i] = Wire.read();
         }
     }

     //calculation
     outX = (buffer[] << ) | buffer[];
     outY = (buffer[] << ) | buffer[];
     outZ = (buffer[] << ) | buffer[];
     xVal = outX / ;
     yVal = outY / ;
     zVal = outZ / ;

     Serial.print("outX: "); Serial.print(xVal); Serial.print("  ");
     Serial.print("outY: "); Serial.print(yVal); Serial.print("  ");
     Serial.print("outZ: "); Serial.println(zVal);

     ready = false;
 } 

ODR更新频率设置为1Hz，通过串口打印三轴加速度测量结果，单位mg。

参考资料

LIS3DH - STMicroelectronics