基于STM32G071RBT的SPI读取ADXL357加速度和温度工程

适用场景

该工程资源专为需要高精度运动检测和温度监测的应用场景设计，特别适用于：

工业自动化领域 - 机械臂运动控制、振动监测、设备状态检测等工业应用，ADXL357提供的高精度加速度数据能够准确捕捉设备运动状态。

物联网设备 - 智能穿戴设备、环境监测传感器节点等需要同时获取运动数据和环境温度的应用场景。

科研实验 - 物理实验中的运动分析、结构健康监测等需要精确测量加速度和温度数据的科学研究。

汽车电子 - 车辆姿态监测、碰撞检测、智能悬挂系统等汽车电子应用，ADXL357的低噪声特性非常适合这类应用。

适配系统与环境配置要求

硬件要求

• 主控芯片: STM32G071RBT微控制器，基于ARM Cortex-M0+内核
• 传感器: ADXL357三轴加速度计，支持±2g/±4g/±8g量程
• 通信接口: SPI全双工通信，最高支持10MHz时钟频率
• 电源要求: 3.3V供电，典型工作电流约150μA

软件环境

• 开发工具: STM32CubeIDE或Keil MDK
• 固件库: STM32CubeG0 HAL库
• 编译器: ARM GCC或ARMCC
• 调试工具: ST-LINK/V2或J-Link调试器

引脚配置

• SPI_SCK: PA5
• SPI_MISO: PA6
• SPI_MOSI: PA7
• CS引脚: 用户自定义GPIO
• 中断引脚: 可选配置用于数据就绪中断

资源使用教程

初始化配置

首先需要初始化SPI外设和GPIO：

// SPI初始化配置
hspi1.Instance = SPI1;
hspi1.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER;
hspi1.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES;
hspi1.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT;
hspi1.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_LOW;
hspi1.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_1EDGE;
hspi1.Init.NSS = SPI_NSS_SOFT;
hspi1.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_16;
hspi1.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB;
hspi1.Init.TIMode = SPI_TIMODE_DISABLE;
hspi1.Init.CRCCalculation = SPI_CRCCALCULATION_DISABLE;

传感器寄存器配置

配置ADXL357工作模式和量程：

// 设置测量模式，量程为±2g
uint8_t config_data[2] = {0x2C, 0x01}; // POWER_CTL寄存器
HAL_GPIO_WritePin(CS_GPIO_Port, CS_Pin, GPIO_PIN_RESET);
HAL_SPI_Transmit(&hspi1, config_data, 2, 100);
HAL_GPIO_WritePin(CS_GPIO_Port, CS_Pin, GPIO_PIN_SET);

数据读取流程

实现加速度和温度数据读取：

// 读取三轴加速度数据
void read_acceleration_data(float *x, float *y, float *z)
{
    uint8_t tx_data[7] = {0x80 | 0x08}; // 从DATAX0寄存器开始读取
    uint8_t rx_data[7] = {0};
    
    HAL_GPIO_WritePin(CS_GPIO_Port, CS_Pin, GPIO_PIN_RESET);
    HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi1, tx_data, rx_data, 7, 100);
    HAL_GPIO_WritePin(CS_GPIO_Port, CS_Pin, GPIO_PIN_SET);
    
    // 数据转换处理
    int16_t raw_x = (rx_data[2] << 8) | rx_data[1];
    int16_t raw_y = (rx_data[4] << 8) | rx_data[3];
    int16_t raw_z = (rx_data[6] << 8) | rx_data[5];
    
    *x = raw_x * 0.00025; // ±2g量程下的转换系数
    *y = raw_y * 0.00025;
    *z = raw_z * 0.00025;
}

温度读取实现

// 读取温度传感器数据
float read_temperature(void)
{
    uint8_t tx_data[3] = {0x80 | 0x06}; // 从TEMP2寄存器开始读取
    uint8_t rx_data[3] = {0};
    
    HAL_GPIO_WritePin(CS_GPIO_Port, CS_Pin, GPIO_PIN_RESET);
    HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi1, tx_data, rx_data, 3, 100);
    HAL_GPIO_WritePin(CS_GPIO_Port, CS_Pin, GPIO_PIN_SET);
    
    int16_t temp_raw = (rx_data[1] << 8) | rx_data[2];
    return (temp_raw * 0.065) + 25.0; // 温度转换公式
}

常见问题及解决办法

SPI通信失败

问题现象: 无法读取到传感器数据，SPI通信无响应

解决方法:

1. 检查硬件连接，确认SCK、MISO、MOSI、CS引脚连接正确
2. 验证SPI时钟极性(CPOL)和相位(CPHA)设置与ADXL357要求一致
3. 检查CS引脚的电平控制时序，确保在传输期间保持低电平
4. 降低SPI时钟频率进行测试，排除时序问题

数据读数异常

问题现象: 读取到的加速度数据明显错误或温度值异常

解决方法:

1. 检查电源电压是否稳定在3.3V±5%范围内
2. 验证寄存器配置是否正确，特别是量程设置寄存器
3. 检查数据字节顺序，ADXL357使用小端格式
4. 确认数据转换公式与当前量程设置匹配

传感器初始化失败

问题现象: 传感器无法进入测量模式，寄存器写入失败

解决方法:

1. 检查传感器供电是否正常，测量VDD电压
2. 尝试读取器件ID寄存器(0x00)确认通信正常
3. 检查复位引脚状态，必要时进行硬件复位
4. 验证SPI模式设置，ADXL357支持模式0和模式3

温度读数漂移

问题现象: 温度读数存在较大偏差或不稳定

解决方法:

1. 给传感器充分的稳定时间，通常需要100ms以上
2. 检查PCB布局，避免温度传感器靠近热源
3. 实施软件滤波算法，如移动平均滤波
4. 进行温度校准，建立温度偏移补偿表

低功耗配置问题

问题现象: 电流消耗高于预期值

解决方法:

1. 检查POWER_CTL寄存器的低功耗模式设置
2. 确认在不需要测量时正确进入待机模式
3. 优化采样率设置，降低数据输出速率
4. 检查外部电路是否存在漏电路径

该工程资源提供了完整的解决方案，涵盖了从硬件连接到软件实现的各个环节，为开发者快速集成ADXL357传感器提供了可靠的技术基础。