AD22340（I2C）三轴加速度传感器设计.doc

AD22340（I2C）与BLACKFIN ADSP-533参考设计日期：2008-8-18作者： 不详文件修改纪录日期修改原因修改人2008-8-17草稿Louis2008-12-1修改框架格式Frank内 容AD 22340（I2C）与BLACKFIN ADSP-533参考设计11.简介311AD22340简介312 ADSP-BF533简介42.AD22340和BF533的配置与连接52.1 AD 22340配置52.2 AD22340和BF533的连接63.时序分析73.1 AD 22340 的I2C读写时序74.测试结果841测试结果85.参考代码96.参考文献161. 简介11 AD22340简介AD22340是小体积低功耗，测量范围2g或8g可选的3轴加速度传感器。数据通过SPI或者I2C串行方式以8位2的补码形式输出，AD22340适合于多种应用。典型的，如移动设备中，用于在倾斜时测量静态重力加速度，以及在移动或者受到撞击的时候测量动态加速度。AD22340同时提供2个特殊的检测器：（一）阈值检测，当传感器的加速度值超过使用者设置的限定值后，即可在映射的引脚上输出中断信号。（二）敲击检测，可以自动检测到1次或者2次的连续敲击传感器，即可在映射的引脚上输出中断信号。AD22340通过阈值检测以激活加速度传感器的方式，提供了一个极低功耗的工作模式。AD22340现提供3 mm 5 mm 1.45 mm小型塑料LFCSP封装图1：AD22340内部系统框图图2：AD22340管脚图VDD I/O数据接口电源1.7 V VS VS芯片电源2.4 V 3.6 VGND芯片地12 ADSP-BF533简介ADSP-BF53x 是主频高达600 MHz 高性能Blackfin 处理器内核包括：2 个16 位MAC，2 个40 位ALU，4 个8位视频ALU，以及1 个40 位移位器RISC 式寄存器和指令模型，编程简单，编译环境友好先进的调试、跟踪和性能监视内核0.7到1.2伏供电，带有片内调压器3.3V I/O160 球形Mini-BGA，176 引脚LQPF 封装存储器高达148Bytes 片内存储器：16Kbytes 的指令SRAM/Cache64Kbytes 的指令SRAM32Kbytes 的指令ROM32Kbytes 的数据SRAM/Cache32Kbytes 的数据SRAM4Kbytes 用于存放中间结果的SRAM2 个双通道存储器DMA 控制器存储器管理单元（MMU）提供存储器保护外部存储器控制器可与SDRAM、SRAM、Flash 和ROM无缝连接灵活的存储器引导方式选择：可以由SPI、外部存储器或内部ROM 引导外设并行外设接口(PPI) /GPIO 支持ITU-R 656 视频数据格式2 个双通道全双工同步串行接口，支持8 个立体声I2S 通道12 通道DMA 控制器SPI 兼容端口3 个定时/计数器，支持PWM支持IrDA 的UART事件处理实时时钟“看门狗”定时器调试 /JTAG 接口1-63 倍频的片内PLL图三：BF533内部原理框图2. AD22340和BF533的配置与连接2.1 AD 22340配置1普通门限中断配置依次配置CTL 设备控制寄存器；INTCONTROL2 中断控制/确认寄存器2；THRESHG门限值寄存器；等寄存器后，如果X/Y/Z的值超过THRESHG寄存器的门限值,AD22340即产生中断. 2.敲击中断配置依次配置 CTL设备控制寄存器；INTCONTROL中断控制/确认寄存器1；INTCONTROL2中断控制/确认寄存器2；THRESHC敲击门限值寄存器；DUR敲击持续时间宽度寄存器；LATENT双击等待间隔时间寄存器；INTVL当LATENT寄存器等待的时间过去后检测第二次敲击的窗口时间寄存器；（详配置值请参考Datasheet Page19的寄存器列表，或文档所附参考代码）2.2 AD22340和BF533的连接AD22340芯片供电图见图四所示：图四：AD22340芯片供电图AD 22340 有两种通信模式: SPI和I2C. 将/CS管脚拉高到VDD I/O的电平,选用I2C模式.本例选用I2C模式与BF 533 进行通信.AD22340与BF533系统连接示意图如下：/CSSCLSDAINT1INT2 AD 22340SPORT0_DAPF0PF1PF6PF7SHARC-21369VDD(3.3V)图五： AD 22340和 BF 533 接口设计3. 时序分析3.1 AD 22340 的I2C读写时序AD 22340 利用I2C总线与BF 533进行通信.遵从I2C协议.其中读写时序分别如图六和图七所示.在I2C写操作时,首先发出START启动信号,标志着操作开始,接着发送8bit设备地址(Device Address),最后一位紧跟读/写标志位,读为1,写为0;等待ACK应答信号,接下来再发送8bit的寄存器地址,收到ACK应答信号以后,发送要写入的数据,等待最后一次应答,接收成功以后发送STOP停止信号,标志写操作完成.图六：I2C写时序读操作相较于写操作步骤更多,读操作开始和写操作一样,发送启动信号,设备地址(此时的读写标志位依然为0,表示写)和寄存器地址信号,成功接收到各个应答信号以后,再次发送一个START启动信号,标志着真正的读操作正式开始.此时再次发送设备地址,最后的读写标志位为1-Read,表明开始进行设备数据的读取.收到应答信号后,再次读取数据端口获得数据.如果是连续读操作,不用发送应答信号.单个读操作时,在完成数据读取以后发出应答信号给设备.最后发送STOP停止信号. 图七： I2C读时序AD 22340的设备地址为0x1D,加上读写标志后,0x3A表示设备写,0x3B表示设备读.所有数据信号都是按照时钟节拍输入输出, 如图4所示,每个时钟高电平时完成数据的传输,低电平时进行信号转换.START启动信号和STOP停止信号不同于一般数据信号格式,START信号是在SCL时钟高电平时产生一个数据下降沿实现的,时钟高电平时,如果产生上升沿则标志着STOP信号的发生.本例中使用BF533的GPIO管脚作为I2C的SCL和SDA, 来实现时钟的模拟输出以及START开始和STOP结束信号,请参见后面的代码部分.图4 I2C起始和结束时序4. 测试结果A普通门限中断测试1） .水平放置评估板,设置THRESHG为0x0c(0.19g);2).轻度倾斜评估板,设置THRESHG为0x06(0.09g);3).继续倾斜评估板,设置THRESHG为0x03(0.05g); B敲击测试1）单击评估板。2）双击评估板。41测试结果A普通门限中断测试1) 引起中断,由结果可见是由于Z坐标引起的中断.X/Y的偏差值都未超过0x0c(0.19g),所以不引起中断.图5实验1结果2) 引起中断,由结果可见是由于X和Z坐标的偏移引起的中断.Y的偏差值仅为0x04(0.06g),都未超过0x0c(0.19g),所以不引起中断.图5实验2结果3) 三个坐标都触发中断,X产生正偏移0x0d(0.20g),Y产生0x07(0.11g)的负偏移,Z产生0x3e(0.98g)的正偏移,三个坐标都超过门限值,所以同时触发中断.图5实验3结果B敲击测试1）单击评估板：1）双击评估板。5. 参考代码START启动信号void SendStart(void)*pFIO_INEN = 0x0;ssync();*pFIO_DIR |= PF1;ssync();/配置PF1为输出*pFIO_FLAG_S = PF1;delay(1000);*pFIO_FLAG_S = PF0;delay(1000);*pFIO_FLAG_C = PF1;delay(2000);*pFIO_FLAG_C = PF0;STOP停止信号void SendStop(void)*pFIO_INEN = 0x0;ssync();*pFIO_DIR |= PF1;ssync();*pFIO_FLAG_C = PF1;/SDA lowdelay(2000);*pFIO_FLAG_S = PF0;/SCL highdelay(2000);*pFIO_FLAG_S = PF1;/SDA goes from low to high when SCL is already highdelay(2000);*pFIO_FLAG_C = PF0;/SCL lowdelay(2000);*pFIO_FLAG_C = PF1;/SDA lowdelay(2000);发送设备地址void SendDeviceAddr(char flag)char DevAddr;int length;int ACK=1;int status=1;int timeout=0x5000;if(1=flag)DevAddr=0x3B;/readelse DevAddr=0x3A;/writefor(length=8; length0; length-)*pFIO_FLAG_C = PF0;/Reset SCLif(0x80 = (DevAddr & 0x80)*pFIO_FLAG_S = PF1;/Send one to SDA pinelse*pFIO_FLAG_C = PF1;/Send zero to SDA pindelay(2000);*pFIO_FLAG_S = PF0;/Set SCLdelay(2000);*pFIO_FLAG_C = PF0;/Reset SCLdelay(2000);DevAddr 0; length-)*pFIO_FLAG_C = PF0;/Reset SCLif(0x80 = (RegAddr & 0x80)*pFIO_FLAG_S = PF1;/Send one to SDA pinelse*pFIO_FLAG_C = PF1;/Send zero to SDA pindelay(2000);*pFIO_FLAG_S = PF0;/Set SCLdelay(2000);*pFIO_FLAG_C = PF0;/Reset SCLdelay(2000);RegAddr 0; length-)*pFIO_FLAG_S = PF0;data 0; length-)*pFIO_FLAG_C = PF0;/Reset SCLif(0x80 = (data & 0x80)*pFIO_FLAG_S = PF1;/Send one to SDA pinelse*pFIO_FLAG_C = PF1;/Send zero to SDA pindelay(2000);*pFIO_FLAG_S = PF0;/Set SCLdelay(2000);*pFIO_FLAG_C = PF0;/Reset SCLdelay(2000);data = 1;/Rotate data/read ACK*pFIO_INEN |= PF1;ssync();*pFIO_DIR &= 0xFFFD;ssync();*pFIO_FLAG_S = PF0;/Set SCLdelay(2000);while(timeout & ACK)ACK = *pFIO_FLAG_S & 0x2;timeout-;*pFIO_FLAG_C = PF0;/Reset SCLdelay(2000);if(timeout=0)printf(Error: Data No ACK.n);SendStop();return 0;配置AD22340void MemsInit()SendData(CTL,0x20);SendData(INTCONTROL2,0x01);/clear interruptSendData(INTCONTROL2,0x00);/resetSendData(THRESHG,0x0c);#ifdef COMMONSendData(INTCONTROL,0xe5);#endif#ifdef TAPSendData(INTCONTROL,0x16);SendData(INTCONTROL2,0xe0);SendData(THRESHC,0x30);SendData(DUR,0x0c);SendData(INTVL,0x01);/0x10 double tapSendData(LATENT,0x01);#endifAD22340中断处理EX_INTERRUPT_HANDLER(INT2)done=1;/ confirm interrupt handlingstatus=ReadData(STATUS);intsource=ReadData(INTSOURCE);SendData(INTCONTROL2,0x01);*pFIO_MASKA_C=PF7;X=ReadData(DATAX);Y=ReadData(DATAY);Z=ReadData(DATAZ);/*pFIO_MASKA_D=PF7;SendData(INTCONTROL2,0x00);EX_INTERRUPT_HANDLER(INT1)status=ReadData(STATUS);intsource=ReadData(INTSOURCE);done=1;SendData(INTCONTROL2,0x01);*pSIC_IMASK = 0x00080000;*pFIO_MASKA_C=PF6;X=ReadData(D