【花雕学编程】Arduino动手做（233）---读取ADXL345加速度值

ESP32-S3 UNO 开发板是基于 ESP32-S3-WROOM-1-N16R8 微控制器的扩展板，基于 Arduino 开发板架构。凭借 2.4GHz Wi-Fi 和集成蓝牙 5.0 等高级功能，它为开发各种项目提供了一个强大的平台。ESP32-S3 UNO 配备 16MB 闪存和 8MB RAM，特别适用于物联网 （IoT）、机器人和其他工程项目的复杂应用。该开发板支持 Python 和 C 等流行的编程语言，可以在 Arduino IDE 开发环境中轻松编程和使用。该板的高级功能，包括对多种通信协议的支持和高处理能力，使其成为专业工程师和开发人员的理想工具。

ADXL345是一款由Analog Devices公司推出的三轴数字加速度计，具有高分辨率和低功耗的特点，非常适合移动设备和其他需要精确加速度测量的应用。以下是对ADXL345三轴模块的详细介绍：

1、主要特点
高分辨率：ADXL345能够提供高达13位的分辨率，能够测量高达±16g的加速度1。
低功耗：在测量模式下，功耗低至23 μA，在待机模式下功耗仅为0.1 μA1。
多种测量范围：用户可以选择±2g、±4g、±8g或±16g的测量范围，适应不同的应用需求1。
数字接口：支持SPI（3线或4线）和I2C数字接口，方便与各种微控制器进行通信1。
内置功能：具有活动/非活动检测、单击/双击检测、自由落体检测等多种功能，可以独立映射到两个中断输出引脚1。

2、应用场景
移动设备：用于检测设备的倾斜、运动和冲击。
医疗仪器：用于监测患者的运动状态。
游戏和定点设备：用于检测用户的动作和姿态。
工业仪器仪表：用于监测机器的振动和运动状态。
个人导航设备：用于检测设备的方向和运动。

3、引脚功能
ADXL345模块通常有以下引脚：
VCC：电源引脚，连接到2.0V至3.6V的电源。
GND：地引脚。
SDA/SDI/SDIO：数据输入/输出引脚，用于I2C或SPI通信。
SCL/SCLK：时钟引脚，用于I2C或SPI通信。
CS：片选引脚，用于SPI通信。
INT1/INT2：中断引脚，用于输出检测到的事件。

4、使用步骤
连接电源和地：将VCC引脚连接到电源，GND引脚连接到地。
选择通信接口：根据需要选择I2C或SPI接口，并连接相应的引脚。
初始化传感器：在代码中初始化ADXL345传感器，设置测量范围和其他参数。
读取数据：通过I2C或SPI接口读取加速度数据，并进行处理。
ADXL345是一款功能强大且易于使用的三轴加速度计，适用于各种需要精确加速度测量的应用。

  【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）
  实验二百三十三：ESP32-S3 UNO开发板 双核16M+8M+Wi-Fi+蓝牙5.0+45个GPIO
  {花雕动手做}项目之八：ESP32-S3 UNO使用ADXL345传感器读取加速度数据并计算俯仰角和滚动角

实验开源代码

/*
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*/

#include <Wire.h>  // 引入Wire库，用于I2C通信

#define DEVICE (0x53)  // ADXL345设备地址
#define TO_READ (6)    // 每次要读取的字节数（每个轴两个字节）
byte buff[TO_READ];   // 6字节缓冲区，用于保存从设备读取的数据

char str[512];   // 字符串缓冲区，用于在将数据发送到串行端口之前对其进行转换
int regAddress = 0x32;  // ADXL345上的第一个轴加速度数据寄存器
int x, y, z;      // 三轴加速度数据

double roll = 0.00, pitch = 0.00;  // Roll & Pitch 是绕X轴和Y轴旋转的角度

void setup() {
  Wire.begin(4, 5);  // 初始化I2C总线，设置SDA为GPIO4，SCL为GPIO5
  Serial.begin(115200);  // 启动串口输出

  // 开启ADXL345
  writeTo(DEVICE, 0x2D, 0);   // 进入待机模式
  writeTo(DEVICE, 0x2D, 16);  // 重置所有位
  writeTo(DEVICE, 0x2D, 8);   // 设置测量模式
}

void loop() {
  readFrom(DEVICE, regAddress, TO_READ, buff); // 从ADXL345读取加速度数据

  // 每个轴读数的分辨率为10位，即2个字节。最低有效字节优先！！
  // 因此我们将两个字节转换为一个整数
  x = (((int)buff[1]) << 8) | buff[0];
  y = (((int)buff[3]) << 8) | buff[2];
  z = (((int)buff[5]) << 8) | buff[4];

  // 将x, y, z值作为字符串发送到串口
  Serial.print("x, y, z的加速度信息为：");
  sprintf(str, "%d %d %d", x, y, z);
  Serial.print(str);
  Serial.write(10);

  // 计算Roll & Pitch
  RP_calculate();
  Serial.print("滚动：");
  Serial.println(roll);
  Serial.print("俯仰：");
  Serial.println(pitch);
  Serial.println("");

  // 延迟以避免阻塞端口
  delay(2000);
}

// 将val写入设备上的地址寄存器
void writeTo(int device, byte address, byte val) {
  Wire.beginTransmission(device); // 开始传输到设备
  Wire.write(address);        // 发送寄存器地址
  Wire.write(val);        // 发送要写入的值
  Wire.endTransmission(); // 结束传输
}

// 从设备上的地址寄存器开始读取num字节到buff数组
void readFrom(int device, byte address, int num, byte buff[]) {
  Wire.beginTransmission(device); // 开始传输到设备
  Wire.write(address);        // 发送要读取的地址
  Wire.endTransmission();     // 结束传输

  Wire.beginTransmission(device); // 开始传输到设备
  Wire.requestFrom(device, num);  // 从设备请求num个字节

  int i = 0;
  while (Wire.available()) // 设备发送的数据可能少于请求的数据（异常）
  {
    buff[i] = Wire.read(); // 接收一个字节
    i++;
  }
  Wire.endTransmission(); // 结束传输
}

// 计算Roll & Pitch
void RP_calculate() {
  double x_Buff = float(x);
  double y_Buff = float(y);
  double z_Buff = float(z);

  roll = atan2(y_Buff, z_Buff) * 57.3;  // 计算滚动角
  pitch = atan2(-x_Buff, sqrt(y_Buff * y_Buff + z_Buff * z_Buff)) * 57.3;  // 计算俯仰角
}
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实验串口返回情况

实验串口绘图器返回情况