单片机之加速度传感器KX022（1）

加速度传感器在我们生活中的应用很常见，如智能手机、智能手环，其中用来记步的就是加速度传感器了，其他的如游戏控制，图像翻转等。本节主要介绍Kionix公司的加速度传感器KX022-1020的特点及其与单片机通信方式，下节介绍其在计步器中的应用与设置。KX022具有体积小功耗低（最低睡眠电流0.9uA）精度高（数据8/16位可配置），可选的加速度范围大等特点，它是三轴（xyz）加速度传感器，加速度±2g/4g/8g可以配置，有移动唤醒，敲击功能。KX022的通信方式有SPI和IIC，本节就IIC方式做详细介绍。详细情况见Kionix官网PDF。

一、参考接线方式如下

引脚定义和接线图

在实际应用中我们用IIC通信协议接线图如下

KX022与单片机用IIC通信接线图

用IIC通信在读写数据之前需要发送地址，1号引脚为地址引脚，接VSS与VDD的地址不一样。

通信地址

我们的地址引脚接地，因此在写数据前要先发送0x3C，读数据之前要先发送0x3D

二、KX022与单片机用IIC通信的时序图

IIC时序图

时序图中标识的意思

KX022与单片机通信的过程如下

具体通信过程

简写代表的意思

有了时序图与通信过程，接下来就可以来写KX022与单片机通信的程序了

三、代码实现通信过程

#define WRITE_ADDR 0x3C

#define READ_ADDR 0x3D

void delay_us(u8 time)//简单延时函数

{

u8 i;

for(i = 0; i < time; i++);

}

/***********************************

IIC起始信号

************************************/

void iic_start(void)

{

SCLK = 1;

SDA = 1;

delay_us(0);

SDA = 0;

delay_us(0);

SCLK = 0;

delay_us(0);

}

/***********************************

IIC停止信号

************************************/

void iic_stop(void)

{

SDA = 0;

delay_us(0);

SCLK = 1;

delay_us(0);

SDA = 1;

delay_us(0);

}

/*********************************

IIC发送一个字节

**********************************/

u8 iic_send_byte(u8 dat)

{

u8 i;

for(i = 0; i < 8; i++)

{

if(dat&0x80)

{

SDA = 1;

}

else

{

SDA = 0;

}

delay_us(0);

SCLK = 1;

delay_us(0);

dat <<=1;

SCLK = 0;

}

P1MODH &= 0xf3;

P1_5 = 1; //设置为输入

delay_us(0);

SCLK = 1;

delay_us(0);

i = 0;

while(SDA)

{

i++;

if(i > 25)

{

SCLK = 0;

delay_us(0);

SDA = 1;

return 0;

}

}

SCLK = 0;

delay_us(0);

SDA = 1;

return 1;

}

/***************************************

IIC读一个字节，无应答

****************************************/

u8 iic_read2_byte()

{

u8 dat = 0;

u8 i = 0;

P1MODH &= 0xf3;

P1_5 = 1; //设置SDA为输入

for(i = 0;i < 8; i++)

{

SCLK = 1;

delay_us(0);

dat <<= 1;

dat |= SDA;

delay_us(0);

SCLK = 0;

delay_us(1);

}

//设置SDA输出

return dat;

}

/***************************************

IIC读一个字节，有应答

***************************************/

u8 iic_read_byte()

{

u8 dat = 0;

u8 i = 0;

P1MODH &= 0xf3;

P1_5 = 1; //设置SDA为输入

for(i = 0;i < 8; i++)

{

SCLK = 1;

delay_us(0);

dat <<= 1;

dat |= SDA;

delay_us(0);

SCLK = 0;

delay_us(0);

}

i = 0;

SCLK = 1;

delay_us(0);

while((SDA == 1) && (i < 25))i++;

SCLK = 0;

SDA = 1;

//设置SDA输出

return dat;

}

/**************************************************

从指定寄存器读一个字节数据

***************************************************/

u8 read_data_from_kx022( u8 rom_addr)

{

u8 temp = 0;

iic_start();

iic_send_byte(WRITE_ADDR);

iic_send_byte(rom_addr);

iic_start();

iic_send_byte(READ_ADDR);

temp = iic_read_byte();

iic_stop();

return temp;

}

/***************************************************

向指定寄存器写一个字节数据

****************************************************/

void write_data_to_kx022(u8 rom_addr, u8 dat)

{

iic_start();

iic_send_byte(WRITE_ADDR);

iic_send_byte(rom_addr);

iic_send_byte(dat);

iic_stop();

}

/************************************************

从指定寄存器连续读多个数据

*************************************************/

u8 read_data2_from_kx022( u8 rom_addr)

{

u8 temp = 0;

iic_start();

iic_send_byte(WRITE_ADDR);

iic_send_byte(rom_addr);

iic_start();

iic_send_byte(READ_ADDR);

temp = iic_read2_byte();

return temp;

}

以上就是KX022与单片机之间的通信过程了，IIC时序之间的延时可以根据实际情况调整，这个只是通信协议部分完成了，想要使用KX022还需要很多的设置，下一节主要讲KX022的设置以及应用，以及记步算法的原理与实现。本节就写到这了，有问题欢迎留言。

单片机之加速度传感器KX022（2）

上一节主要讲述了KX022与单片机之间用IIC通信的过程与程序代码，这一节主要介绍KX022在计步器中的具体应用与设置方法。

一、初始化需要设置的参数

在设置其他寄存器值之前，需要先读一下这个寄存器的值。

在设置其他寄存器之前需要将这个寄存器的PC1（bit7）置零，在寄存器值设置完成后再将这一位置1。

设置数据输出速率，取值0x59，400HZ TAP & 1.5HZ motion

设置中断引脚以及中断有效电平，上一节原理图中中断引脚是INT2，高电平有效，设置值为0x20

采样设置，选64，故设置值为0x60

将status清零，0x00

寄存器太多，就不一一介绍了，其他寄存器初始设置值如下：

write_data_to_kx022(0x25, 100);//双击判定的俩次敲击时间间隔限制

write_data_to_kx022(0x26, 254);//敲击判定X,Y,Z变化的和的最大值

write_data_to_kx022(0x27, 30);//敲击判定X,Y,Z变化的和的最小值

write_data_to_kx022(0x2b, 80);//INT信号的在检测到敲击动作后延迟计数

write_data_to_kx022(0x1e, GTAP_AXIS);

read_data_from_kx022(0x17)//读一下，清除中断状态

二、唤醒参数设置

read_data_from_kx022(0x17);

write_data_to_kx022(0x18, 0x00);

write_data_to_kx022(0x21, 0x20|GTAP_EN);

write_data_to_kx022(0x3b, 0x80);

三、睡眠参数设置

write_data_to_kx022(0x18, 0x00);

write_data_to_kx022(0x18, 0x06|0x08);

write_data_to_kx022(0x1a, 0x59);//400HZ TAP & 1.5HZ motion

write_data_to_kx022(0x1b, 0x08);

write_data_to_kx022(0x21, 0x22);//

write_data_to_kx022(0x3b, 0x00);

write_data_to_kx022(0x3e, 0x00);

write_data_to_kx022(0x18, 0x82|0x08);

read_data_from_kx022(0x17);

以上就是KX022在计步器应用中的基本设置，参数设置好了，就可以从传感器中读取数据了，但是怎么处理数据呢，这个时候就需要记步算法了。

四、记步算法

用户在水平步行运动中，垂直和前进两个加速度会呈现周期性变化，如图所示，在步行收脚的动作中，由于重心向上单只脚触地，垂直方向加速度是呈正向增加的趋势，之后继续向前，重心下移两脚触底，加速度相反。水平加速度在收脚时减小，在迈步时增加。

反映到图表中，我们可以看到在步行运动中，垂直和前进产生的加速度与时间大致为一个正弦曲线，而且在某点有一个峰值，其中垂直方向的加速度变化最大，通过对轨迹的峰值进行检测计算和加速度阈值决策，即可实时计算用户运动的步数，还可依此进一步估算用户步行距离。

从图中可以看出，人走路时候的加速度的变化是有一定规律的，通过加速度传感器获得各轴加速度的值，然后通过滤波等一系列处理就可以计算出步数了。由于计步器算法比较复杂，涉及到很多参数的判断，篇幅有限在这就不详述了，需要具体的加速度算法源代码以及应用，请留下邮箱。

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