Matrix - 3-Axis Digital Accelerometer
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Contents
1 介绍
- 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：
| 名称 | 描述 |
| INT2 | 中断引脚 |
| INT1 | 中断引脚 |
| CS | 使能引脚 |
| SCL | I2C SCL |
| SDA | I2C SDA |
| SDO | 设置slave address |
| 5V | 电源5V |
| GND | 地 |
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：git://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 git://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 准备工作
在NanoPi 2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_2 & How to Build the Compiling Environment。
注意: 只有使用s5p4418-nanopi2-matrix分支编译出来的内核才能配合Matrix配件正常工作。
下载NanoPi 2内核源代码并编译：
$ git clone https://github.com/friendlyarm/linux-3.4.y.git $ cd linux-3.4.y $ git checkout s5p4418-nanopi2-matrix $ make nanopi2_linux_defconfig $ touch .scmversion $ make
编译好后的uImage位于内核源码arch/arm/boot/目录下，把该uImage替换掉SD卡boot分区上的uImage即可。
5.2 硬件连接
参考下图连接模块Matrix-3_Axis_Digital_Accelerometer和NanoPi 2：
连接说明：
| Matrix-3_Axis_Digital_Accelerometer | NanoPi 2 |
| INT2 | 留空 |
| INT1 | 留空 |
| CS | Pin1 |
| SCL | Pin5 |
| SDA | Pin3 |
| SDO | Pin2 |
| 5V | Pin4 |
| GND | Pin6 |
5.3 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.4.8.5。
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。
5.4 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 2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 2，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。
5.5 代码展示
int main(int argc, char ** argv) { char *position = (char *) malloc(32); memset(position, 0, 32); if (adxl34xRead(position) > 0) { printf("Get position: %s", position); } else { printf("Fail to get position\n"); } free(position); return 0; }
6 与NanoPi连接使用
6.1 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。
6.2 硬件连接
参考下图连接模块Matrix-3_Axis_Digital_Accelerometer和NanoPi：
连接说明：
| Matrix-3_Axis_Digital_Accelerometer | NanoPi |
| INT2 | 留空 |
| INT1 | 留空 |
| CS | Pin1 |
| SCL | Pin5 |
| SDA | Pin3 |
| SDO | Pin2 |
| 5V | Pin4 |
| GND | Pin6 |
6.3 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。
6.4 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正常连接。
6.5 代码展示
int main(int argc, char ** argv) { char *position = (char *) malloc(32); memset(position, 0, 32); if (adxl34xRead(position) > 0) { printf("Get position: %s", position); } else { printf("Fail to get position\n"); } free(position); return 0; }
7 与Tiny4412连接使用
7.1 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。
7.2 硬件连接
参考下图连接模块Matrix-3_Axis_Digital_Accelerometer和Tiny4412：
连接说明：
| Matrix-3_Axis_Digital_Accelerometer | Tiny4412 |
| INT2 | 留空 |
| INT1 | 留空 |
| CS | CON16 5V |
| SCL | CON18 SCL |
| SDA | CON18 SDA |
| SDO | CON14 5V |
| 5V | CON18 5V |
| GND | CON18 GND |
7.3 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。
7.4 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。
7.5 代码展示
int main(int argc, char ** argv) { char *position = (char *) malloc(32); memset(position, 0, 32); if (adxl34xRead(position) > 0) { printf("Get position: %s", position); } else { printf("Fail to get position\n"); } free(position); return 0; }
