ADXL345 SPI加速度传感器Linux驱动开发笔记

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

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

6.3 设备移除流程

注销Miscdevice设备
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

读取数据为0: 检查SPI配置、CS引脚连接
通信失败: 验证设备ID读取 (DEVID=0xE5)
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 $2$ );

9. 使用注意事项

电源要求: 使用稳定的3.3V电源
SPI时序: 确保SCLK频率不超过5MHz
数据就绪: 读取前可检查DATA_READY状态位
校准: 在实际应用中进行传感器校准

这个驱动提供了完整的三轴加速度数据采集功能，用户空间应用程序可以通过简单的read系统调用获取实时加速度数据。