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ADXL345 SPI加速度传感器Linux驱动开发笔记

news 2025/11/1 17:59:06

1. 驱动概述

本驱动实现了基于SPI接口的ADXL345三轴加速度传感器在Linux系统中的访问，通过miscdevice设备框架向用户空间提供数据读取接口。

2. 硬件连接与配置

2.1 SPI引脚对应关系

ADXL345 IMX6ULL
------- -------
VCC --> 3.3V
GND --> GND
CS --> SPI_CS0 (SS0)
SDA --> SPI_MOSI
SDO --> SPI_MISO
SCL --> SPI_SCLK

2.2 设备树配置

adxl345@0 {
compatible = "imx6ull,adxl345";
spi-max-frequency = <1000000>;
reg = <0>;
spi-cpol;
spi-cpha;
};

3. 驱动核心数据结构

3.1 SPI驱动结构体

static struct spi_driver adxl345_drv = {
.probe = adxl345_probe,
.remove = adxl345_remove,
.id_table = adxl345_id_table,
.driver = {
.name = "adxl345",
.owner = THIS_MODULE,
.of_match_table = adxl345_of_match_table,
},
};

3.2 设备匹配表

// ID匹配表
static struct spi_device_id adxl345_id_table[] = {
{.name = "adxl345"},
{},
};

// 设备树匹配表
static struct of_device_id adxl345_of_match_table[] = {
{.compatible = "imx6ull,adxl345"},
{},
};

4. 核心函数实现

4.1 设备初始化函数

static int init_adxl345(void)
{
// 寄存器配置序列：
// 0x2E: 中断使能控制
// 0x2C: 数据速率设置 (0x0B = 200Hz)
// 0x2D: 电源控制 (0x0B = 测量模式)
// 0x31: 数据格式设置 (0x08 = 全分辨率，±2g)
}

寄存器配置说明：
- 0x2E (INT_ENABLE): 0x08 - 使能DATA_READY中断
- 0x2C (BW_RATE): 0x0B - 输出数据速率200Hz
- 0x2D (POWER_CTL): 0x0B - 进入测量模式
- 0x31 (DATA_FORMAT): 0x08 - 全分辨率模式，±2g量程

4.2 数据读取函数

static int read_adxl345_xyz(short *pdata, int num)
{
// SPI命令: 0x32 | 0x80 | 0x40 = 0xF2
// - 0x32: 起始寄存器地址 (DATAX0)
// - 0x80: 读操作位
// - 0x40: 多字节读取位

// 数据格式:
// rxbuf[0]: 无效(命令响应)
// rxbuf[1]: X轴低字节 (DATAX0)
// rxbuf[2]: X轴高字节 (DATAX1)
// rxbuf[3]: Y轴低字节 (DATAY0)
// rxbuf[4]: Y轴高字节 (DATAY1)
// rxbuf[5]: Z轴低字节 (DATAZ0)
// rxbuf[6]: Z轴高字节 (DATAZ1)
}

4.3 SPI传输配置

static int adxl345_probe(struct spi_device* spi)
{
// SPI模式配置:
spi->mode = SPI_MODE_3; // CPOL=1, CPHA=1
spi->bits_per_word = 8; // 8位数据
ret = spi_setup(spi); // 应用SPI配置
}

5. 用户空间接口

5.1 文件操作结构体

static struct file_operations fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.read = adxl345_read, // 提供read系统调用
};

5.2 Miscdevice设备注册

static struct miscdevice misc_adxl345 = {
.minor = MISC_DYNAMIC_MINOR, // 动态分配次设备号
.name = "misc_adxl345", // 设备节点名: /dev/misc_adxl345
.fops = &fops, // 文件操作函数集
};

5.3 用户空间读取示例

// 应用程序读取加速度数据
int fd = open("/dev/misc_adxl345", O_RDWR);
short data[3];
read(fd, data, sizeof(data));
// data[0]: X轴, data[1]: Y轴, data[2]: Z轴

6. 驱动加载与卸载

6.1 模块加载

module_spi_driver(adxl345_drv); // 自动注册SPI驱动

6.2 设备探测流程

1. 设备树匹配 → probe函数调用
2. SPI配置设置 (模式3, 8位数据)
3. Miscdevice设备注册
4. ADXL345传感器初始化
5. 创建 `/dev/misc_adxl345` 设备节点

6.3 设备移除流程

1. 注销Miscdevice设备
2. 释放资源

7. 数据转换说明

7.1 原始数据格式

- 13位补码格式（实际16位存储）
- 量程：±2g (DATA_FORMAT=0x08)
- 灵敏度：256 LSB/g (全分辨率模式)

7.2 加速度值计算

// 转换为实际加速度值(g)
float accel_g = (float)raw_data / 256.0f;

8. 调试与问题排查

8.1 常见问题

1. 读取数据为0: 检查SPI配置、CS引脚连接
2. 通信失败: 验证设备ID读取 (DEVID=0xE5)
3. 数据异常: 检查电源稳定性和接地

8.2 调试技巧

// 添加调试信息
pr_info("Raw SPI data: %02x %02x %02x...\n", rxbuf[0], rxbuf[1], rxbuf[2]);
pr_info("Converted: x=%d, y=%d, z=%d\n", pdata[0], pdata[1], pdata[2]);