ADXL345 Revisited Lab

References

ADXL345.pdf
GY-291-schematic.jpg
MyI2CMasterSlave

Programming Library for ADXL345

ADXL345를 사용하는 함수들을 설계하고 구현한다.
이것들을 모아서 Library를 만든다.
Data

int16_t AccelX;   /* -2g ~ +2g : -512 ~ 511
int16_t AccelY;
int16_t AccelZ;

Methods

void ADXL345_WriteRegister(uint8_t reg, uint8_t value);
uint8_t ADXL345_ReadRegister(uint8_t reg);
bool ADXL345_Begin(void);
void ADXL345_GetXYZ_Polling(void);

Basic: ReadRegister() WriteRegister()

ADXL345_WriteRegister( )는 다음과 같이 만들 수 있다.
- I2C_MASTER_Trasmit method를 사용하여 2byte의 MasterDataTx를 전송한다.
- 전송이 완료되기 전에 다시 이 함수가 호출되어 Over-run 이 발생되는 상황을 방지하기 위하여 SPI_MASTER_IsTxBusy( )Method를 사용하여 Busy-wait 한다.

void ADXL345_WriteRegister(uint8_t reg, uint8_t value){
    I2C_MasterDataTx[0] =  reg;
    I2C_MasterDataTx[1] =  value;
    while( I2C_MASTER_IsRxBusy(&dhI2C_MASTER) == true) { };
    I2C_MASTER_Transmit(&dhI2C_MASTER, true, I2C_SlaveAddress, I2C_MasterDataTx, 2, true);
}

[Activity] ADXL345_ReadRegister( ) 함수를 완성하여 보아라

Read Cycle을 수행하려면 I2C_MASTER_Transmit() 을 수행하여 해당 레지스터를 써준다.(주의 이때 STOP bit를 False 로 하여 전송 Cycle이 종료되는 것을 방지해 줘야 한다.)
I2C_MASTER_Receive()를 수행하여 해당 레지스터의 값을 읽어들여야 한다.
각 명령이 실행되는 중에 Over-run이 발생되는 것을 방지하기 위하여 Busy-wait 한다.

uint8_t ADXL345_ReadRegister(uint8_t reg){





return(I2C_MasterDataRx[0]);
}

Set-Up: Begin()

ReadRegister(), WriteRegister() 함수를 사용하여 기본정보를 확인하고, 설정할 수 있다.
- DEVID: Device ID를 읽어서 그 값이 0xE5 인지 확인한다.
- BW_RATE: 현재 100KHz 의 전송속도를 고려하여 100Hz로 Conversion Rate를 설정한다.
- POWER_CTL: Measurement bit를 Set 하여 Conversion을 시작한다.

bool ADXL345_Begin(void){
    uint8_t device_id;
    /* Get & Check DEVID */
    device_id = ADXL345_ReadRegister(ADXL345_DEVID);
    if(device_id != 0xE5){
        return false;
    }
    ADXL345_WriteRegister(ADXL345_BW_RATE, 0x0A); /* Set Conversion Rate 100Hz */
    ADXL345_WriteRegister(ADXL345_POWER_CTL, 0x08); /* Enable measurements */
    return(true);
}

Read Acceleration X, Y, Z

DATAX0 와 DATAX1 레지스터를 읽어들여서 가속도 정보의 Lower byte와 Upper byte를 얻는다.

[Activity] Lower byte와 Upper byte 정보를 조합하여 AccelX 정보를 만들어 낸다.

void ADXL345_GetXYZ_Polling(void){
    uint16_t upper, lower;
    lower = ADXL345_ReadRegister(ADXL345_DATAX0);
    upper = ADXL345_ReadRegister(ADXL345_DATAX1);
    // Calculate AccelX using lower & upper
    AccelX = 

    /* 이하 생략 */
}

Test

TestAdxl345() 함수는 100msec 마다 실행하도록 설정되어 있다.
이 함수 내부에서 AccelX의 값에 따라서 LED1, LED2 의 밝기가 변화하도록 프로그래밍 되어 있다.
프로그램을 실행하고 ADXL345 센서를 X축 방향으로 기울여 가면서 LED1과 LED2의 변화를 관찰한다.
정확한 값의 변화를 확인하기 위하여 Debugger, 혹은 uC/Probe를 사용하여 AccelY와 AccelZ의 값을 살펴본다.

Optimization

현재 프로그램은 X, Y, Z 축의 Data를 읽어들이기 위하여 총 6회의 Single-Byte Read 싸이클을 수행해야 한다. Single-Byte Read 싸이클은 전송되는 데이터만 4byte (즉 32bit) 이상이 필요하게 된다. 그러므로 6축의 자료를 모두 읽어들이기 위해서는 24byte(약 200bit) 이상의 통신 시간이 필요하게 된다. 이를 100KHz를 기준으로 계산하면 2msec 라는 긴 시간이 필요하게 된다.
현재와 같이 단순한 작업을 진행하는 상황이라면 크게 문제되지 않지만, 해야하는 테스크가 늘어나거나, 신호처리의 주기가 짧아지는 상황이라면 최적화를 해야할 필요가 있다.

Multiple-Byte Read 싸이클 이용

ADXL345의 DATAX0 ~ DATAZ1 Address는 0x32번 부터 6byte가 모두 붙어 있다. 그러므로 Multiple-Byte Read 싸이클을 이용한다면 통신 오버헤드를 줄일 수 있다. 오버헤드 3byte, 데이타 6byte 이므로 9byte(약 80 bit)의 정보를 연속적으로 읽어들일 수 있다. 이 방법을 사용하면 각각을 읽어들이는데 필요한 시간을 절반 이하로 줄일 수 있다. 그러나 이 방법도 100KHz 전송속도를 기준으로 약 1msec의 시간에 해당하므로 바람직한 방법은 아니다.

[Activity]

Multiple-Byte Read 방법을 사용하는 함수를 만들어 보자.
ADXL345_ReadRegister 참고

void ADXL345_GetXYZ_Multiple(void){

    /* To Do */

}

Interrupt를 이용

Interrupt를 사용하는 전송방식으로 프로그램을 개선한다면 이 대기 시간을 대폭적으로 줄일 수 있게 된다.

[Activity]

Interrupt를 사용하여 ADXL345_GetXYZ(void) Method를 새롭게 만들고, Data의 수신이 완료되면 CB_MasterReceiveComplete( )에서 AccelX, AccelY, AccelZ 값을 Update 하도록 개선해 보아라.

void CB_MasterReceiveComplete(){




}

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