Difference between revisions of "Matrix - 3-Axis Digital Accelerometer/zh"

Revision as of 09:54, 13 May 2016

English

1 介绍

3-Axis Digital Accelerometer

• 模块Matrix-3_Axis_Digital_Accelerometer用于测量x\y\z方向上的加速度，进而计算速度。
• 搭载了一颗ADXL345芯片，可以使用IIC或SPI进行通信。
• 13-bit精度，采集范围可以是+-2g，+-4g，+-8g和+-16g，既能测定动态加速度，也能测定静态加速度。
• 采用5V供电，PCB上的电源转换芯片输出3.3V给ADXL345。

2 特性

• I2C接口，3.3V
• 13-bit，up to +-16g
• 2.54mm排针接口，接线方便，通用性强
• +-16g，13-bit精度
• PCB尺寸（mm）：16x32

• 引脚说明：
  

3 工作原理

• ADXL345 是一款小巧纤薄的低功耗三轴加速度计，可以对高达±16 g的加速度进行高分辨率（13 位）测量。数字输出数据为 16 位二进制补码格式，可通过SPI （3 线或 4 线）或者I2C数字接口访问。
• ADXL345 非常适合移动设备应用。它可以在倾斜检测应用中测量静态重力加速度，还可以测量运动或冲击导致的动态加速度。它具有高分辨率（4 mg/LSB），能够测量约 0.25°的倾角变化。
• 由于这里使用的是I2C通信方式，所以只简单的介绍I2C的工作原理，具体时序的实现可自行去查看芯片手册。ADXL345遵循 Philips I2C-总线协议，它支持标准的数据传输模式（100KHz），并且支持快速传输模式（400KHz），采用I2C模式，需要把CS引脚上拉，I2C引脚无连接时，默认模式不存在。
• 这里采用I2C通信，接线方式如下图：

4 下载Matrix源码

Matrix配件相关的代码是完全开源的，统一由一个仓库进行管理：https://github.com/friendlyarm/matrix.git
该仓库里不同的分支代表着Matrix配件所支持的不同开发板。

• nanopi分支用于支持NanoPi；
• nanopi2分支用于支持NanoPi 2；
• tiny4412分支用于支持Tiny4412；
• raspberrypi分支用于支持RaspberryPi；

在主机PC上安装git，以Ubuntu14.04为例：

$ sudo apt-get install git

克隆Matrix配件代码仓库：

$ git clone https://github.com/friendlyarm/matrix.git

克隆完成后会得到一个名为matrix的目录，里面存放着所有Matrix配件的代码。

5 与NanoPi 2连接使用

5.1 硬件连接

参考下图连接模块Matrix-3_Axis_Digital_Accelerometer和NanoPi 2：

连接说明：

5.2 编译测试程序

进入Matrix代码仓库，切换到nanopi2分支

$ cd matrix
$ git checkout nanopi2

编译Matrix配件代码

$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- clean
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- install

注意：请确保你的主机PC当前使用的交叉编译器为NanoPi 2配套的arm-linux-gcc-4.9.3。
编译成功后库文件位于install/lib目录下，而测试程序则位于install/usr/bin目录下，模块Matrix-3_Axis_Digital_Accelerometer对应的测试程序为matrix-accelerometer。
硬件驱动模块位于modules目录下，对应的驱动源码都包含在在NanoPi 2的Linux内核仓库里：https://github.com/friendlyarm/linux-3.4.y.git

5.3 运行测试程序

将带有Debian系统的SD卡插入一台运行Linux的电脑，可以挂载SD卡上的boot和rootfs分区。
假设rootfs分区的挂载路径为/media/rootfs，执行以下命令将Matrix的硬件驱动、库文件和测试程序拷贝到NanoPi 2的文件系统上。

$ cp modules /media/rootfs/ -r
$ cp install/lib/* /media/rootfs/lib/ -d
$ cp install/usr/bin/* /media/rootfs/usr/bin/

将SD卡重新插入NanoPi 2，上电启动，在Debian的shell终端中执行以下命令加载硬件驱动。

$ cd /modules
$ insmod adxl34x.ko
$ insmod adxl34x-i2c.ko

运行模块Matrix-3_Axis_Digital_Accelerometer的测试程序。

$ matrix-accelerometer

注意：此模块并不支持热插拔，启动系统前需要确保硬件连接正确。
运行效果如下：

5.4 代码展示

int main(int argc, char ** argv) 
{
    char position[BUF_SIZE];
    memset(position, 0, BUF_SIZE);
 
    if (adxl34xRead(position) > 0) {
        printf("Get position: %s", position);
    } else {
        printf("Fail to get position\n");        
    }
    return 0;
}

6 与NanoPi M2连接使用

6.1 硬件连接

参考下图连接模块Matrix-3_Axis_Digital_Accelerometer和NanoPi M2：

连接说明：

6.2 编译测试程序

进入Matrix代码仓库，切换到nanopi_M2分支

$ cd matrix
$ git checkout nanopi_M2

编译Matrix配件代码

$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- clean
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- install

注意：请确保你的主机PC当前使用的交叉编译器为NanoPi_M2配套的arm-linux-gcc-4.9.3。
编译成功后库文件位于install/lib目录下，而测试程序则位于install/usr/bin目录下，模块Matrix-3_Axis_Digital_Accelerometer对应的测试程序为matrix-accelerometer。
硬件驱动模块位于modules目录下，对应的驱动源码都包含在在NanoPi 2的Linux内核仓库里：https://github.com/friendlyarm/linux-3.4.y.git

6.3 运行测试程序

将带有Debian系统的SD卡插入一台运行Linux的电脑，可以挂载SD卡上的boot和rootfs分区。
假设rootfs分区的挂载路径为/media/rootfs，执行以下命令将Matrix的硬件驱动、库文件和测试程序拷贝到NanoPi M2的文件系统上。

$ cp modules /media/rootfs/ -r
$ cp install/lib/* /media/rootfs/lib/ -d
$ cp install/usr/bin/* /media/rootfs/usr/bin/

将SD卡重新插入NanoPi_M2，上电启动，在Debian的shell终端中执行以下命令加载硬件驱动。

$ cd /modules
$ insmod adxl34x.ko
$ insmod adxl34x-i2c.ko

运行模块Matrix-3_Axis_Digital_Accelerometer的测试程序。

$ matrix-accelerometer

注意：此模块并不支持热插拔，启动系统前需要确保硬件连接正确。
运行效果如下：

6.4 代码展示

int main(int argc, char ** argv) 
{
    char position[BUF_SIZE];
    memset(position, 0, BUF_SIZE);
 
    if (adxl34xRead(position) > 0) {
        printf("Get position: %s", position);
    } else {
        printf("Fail to get position\n");        
    }
    return 0;
}

7 与NanoPC-T2连接使用

7.1 硬件连接

参考下图连接模块Matrix-3_Axis_Digital_Accelerometer和NanoPC-T2：
Matrix-3_Axis_Digital_Accelerometer_NanoPC-T2

连接说明：

7.2 编译测试程序

进入Matrix代码仓库，切换到NanoPC-T2分支

$ cd matrix
$ git checkout NanoPC-T2

编译Matrix配件代码

$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- clean
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- install

注意：请确保你的主机PC当前使用的交叉编译器为NanoPi_M2配套的arm-linux-gcc-4.9.3。
编译成功后库文件位于install/lib目录下，而测试程序则位于install/usr/bin目录下，模块Matrix-3_Axis_Digital_Accelerometer对应的测试程序为matrix-accelerometer。
硬件驱动模块位于modules目录下，对应的驱动源码都包含在在NanoPi 2的Linux内核仓库里：https://github.com/friendlyarm/linux-3.4.y.git

7.3 运行测试程序

将带有Debian系统的SD卡插入一台运行Linux的电脑，可以挂载SD卡上的boot和rootfs分区。
假设rootfs分区的挂载路径为/media/rootfs，执行以下命令将Matrix的硬件驱动、库文件和测试程序拷贝到NanoPC-T2的文件系统上。

$ cp modules /media/rootfs/ -r
$ cp install/lib/* /media/rootfs/lib/ -d
$ cp install/usr/bin/* /media/rootfs/usr/bin/

将SD卡重新插入NanoPC-T2，上电启动，在Debian的shell终端中执行以下命令加载硬件驱动。

$ cd /modules
$ insmod adxl34x.ko
$ insmod adxl34x-i2c.ko

运行模块Matrix-3_Axis_Digital_Accelerometer的测试程序。

$ matrix-accelerometer

注意：此模块并不支持热插拔，启动系统前需要确保硬件连接正确。
运行效果如下：

7.4 代码展示

int main(int argc, char ** argv) 
{
    char position[BUF_SIZE];
    memset(position, 0, BUF_SIZE);
 
    if (adxl34xRead(position) > 0) {
        printf("Get position: %s", position);
    } else {
        printf("Fail to get position\n");        
    }
    return 0;
}

8 与NanoPi连接使用

8.1 准备工作

在NanoPi上运行Debian系统，然后在主机PC上安装并使用相应的编译器，参考wiki: NanoPi & How to Build the Compiling Environment。
注意: 只有使用nanopi-v4.1.y-matrix分支编译出来的内核才能配合Matrix配件正常工作。
下载NanoPi内核源代码并编译:

$ git clone https://github.com/friendlyarm/linux-4.x.y.git
$ cd linux-4.x.y
$ git checkout nanopi-v4.1.y-matrix
$ make nanopi_defconfig
$ touch .scmversion
$ make

编译好后的zImage位于内核源码arch/arm/boot/目录下，把该zImage替换掉NanoPi烧写文件sd-fuse_nanopi/prebuilt下的zImage，重新制作SD卡即可。

8.2 硬件连接

参考下图连接模块Matrix-3_Axis_Digital_Accelerometer和NanoPi：

连接说明：

8.3 编译测试程序

进入Matrix代码仓库，切换到nanopi分支

$ cd matrix
$ git checkout nanopi

编译Matrix配件代码

$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- clean
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- install

注意：请确保你的主机PC当前使用的交叉编译器为NanoPi-Debian配套的arm-linux-gcc-4.4.3。
编译出来的库文件位于install/lib目录下，而测试程序则位于install/usr/bin目录下，模块Matrix-3_Axis_Digital_Accelerometer对应的测试程序为matrix-accelerometer。

8.4 运行测试程序

将带有Debian系统的SD卡插入一台运行Linux的电脑，可以挂载SD卡上的boot和rootfs分区。
假设rootfs分区的挂载路径为/media/rootfs，执行以下命令可将Matrix的所有库文件和测试程序拷贝到NanoPi的文件系统上。

$ cp install/usr/bin/* /media/rootfs/usr/bin/
$ cp install/lib/* /media/rootfs/lib/ -d

将SD卡重新插入NanoPi，上电启动，在Debian的shell终端中执行以下命令运行模块Matrix-3_Axis_Digital_Accelerometer的测试程序。

$ matrix-accelerometer

注意：此模块并不支持热插拔，启动系统前需要确保硬件连接正确。

8.5 代码展示

int main(int argc, char ** argv) 
{
    char position[BUF_SIZE];
    memset(position, 0, BUF_SIZE);
 
    if (adxl34xRead(position) > 0) {
        printf("Get position: %s", position);
    } else {
        printf("Fail to get position\n");        
    }
    return 0;
}

9 与Tiny4412连接使用

9.1 准备工作

参考Tiny4412光盘里的《友善之臂Ubuntu使用手册》，在Tiny4412上运行UbuntuCore系统，然后在主机PC上安装并使用相应的编译器。
注意：只能使用Tiny4412SDK-1506的底板。

9.2 硬件连接

参考下图连接模块Matrix-3_Axis_Digital_Accelerometer和Tiny4412：

连接说明：

9.3 编译测试程序

进入Matrix代码仓库，切换到tiny4412分支

$ cd matrix
$ git checkout tiny4412

编译Matrix配件代码

$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- clean
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- install

注意：请确保你的主机PC当前使用的交叉编译器为Tiny4412-UbuntuCore配套的arm-linux-gnueabihf-gcc-4.7.3。
编译出来的库文件位于install/lib目录下，而测试程序则位于install/usr/bin目录下，模块Matrix-3_Axis_Digital_Accelerometer对应的测试程序为matrix-accelerometer。

9.4 运行测试程序

将带有UbuntuCore系统的SD卡插入一台运行Linux的电脑，可以挂载SD卡上的boot和rootfs分区。
假设rootfs分区的挂载路径为/media/rootfs，执行以下命令可将Matrix的所有库文件和测试程序拷贝到Tiny4412的文件系统上。

$ cp install/usr/bin/* /media/rootfs/usr/bin/
$ cp install/lib/* /media/rootfs/lib/ -d

将SD卡重新插入Tiny4412，上电启动，在UbuntuCore的shell终端中执行以下命令运行模块Matrix-3_Axis_Digital_Accelerometer的测试程序。

$ matrix-accelerometer

注意：此模块并不支持热插拔，启动系统前需要确保硬件连接正确。

9.5 代码展示

int main(int argc, char ** argv) 
{
    char position[BUF_SIZE];
    memset(position, 0, BUF_SIZE);
 
    if (adxl34xRead(position) > 0) {
        printf("Get position: %s", position);
    } else {
        printf("Fail to get position\n");        
    }
    return 0;
}

10 与RaspberryPi连接使用

11 与Arduino连接使用

12 相关资料

• [ADXL345 datasheet](ADXL345.pdf)
• [Schematic](Matrix - 3-Axis Digital Accelerometer-Schematic.pdf)