1.实验目的
本实验介绍了用ARM实验母板和运动传感器来检测物体运动的实验。通过实验，使读者能学会如何用角速度传感器ENC-03测量物体运动的角速度，用加速度传感器ADXL330测量加速度，并通过模数转换器LTC2351把ENC-03和ADXL330采样的模拟量转换为数字量。同时，培养读者阅读芯片手册和基于µCLinux开发嵌入式应用程序的能力。
2.实验设备
（1）硬件
● ARM实验母板（IOT-ARMMB）1套。
● 传感器及外围模块（IOT-MODULES）1套。
● PC（含串口）1台。
（2）软件
● Linux操作系统。
● H-JTAG。
● µClinux2.4x发行包和arm-elf-gcc交叉编译环境。
3.实验原理
本实验基于IOT-ARMMB开发母板搭载的LPC2200 ARM处理器和传感器板上的LTC2351模数转换芯片，对速度传感器输出的模拟量进行数字化采样，最终实现对运动物体的感知。实验使用ADXL330测量物体运动X、Y、Z三个方向上加速度的模拟量，并用3个ENC-03分别测量物体运动的X、Y、Z三个方向的角速度。ADXL330的3个输出引脚直接与模数转换器LTC2351的3个引脚相连，3个ENC-03经过电压放大器后，再与LTC2351的3个引脚相连。上述6个模拟量将通过LTC2351的采样转换为数字量，并通过GPIO接口发送到ARM处理器，再通过网络接口发送到PC。通过交叉编译环境就可以在PC屏幕上实时观测到加速度的测量结果。
运动传感器采样得到的模拟量是通过LTC2351芯片转换成数字量的。因此，编写LTC2351的驱动程序是本实验的核心内容。在实验之前，应该阅读LTC2351芯片的数据手册，学习LTC2351的工作时序。图3-9所示为LTC2351时序图的第1～第33个周期。
图3-9 LTC2351时序图（第1～第33个周期）
LTC2351读出采样数据的过程如下：
在第1个时钟周期，CONV信号由高变低。第3个周期起开始读取数据，连续读12位，最后两个时钟周期没有读数据。由于后面其他的5个数据的读取不须改变CONV的状态，所以后5个数据的读取过程是相同的，可以使用一个循环进行读取。
相关的程序如下：
实验程序的主函数以一定的时间间隔调用上述采样函数，并将结果发送到屏幕上。
4.实验内容
阅读硬件的原理图，了解加速度、角速度芯片如何与LPC2200 ARM处理器进行连接，分析芯片的数据手册，按照时序编写程序控制芯片采集数据。
5.实验步骤
1）打开终端或者进入虚拟控制台，进入arm实验目录/home/armwork/，为本实验新建工作目录ltc。
(www.xing528.com)
2）将源代码文件ltc.c和Makefile以及config.h文件复制到工作目录。
3）将光盘提供的gpio文件夹复制到nfs共享目录下的header目录下。
4）编译程序，生成可执行代码ltc。
5）启动µCLinux，进行NFS连接，进入gpio驱动所在目录，加载gpio驱动。
6）进入ltc目录，运行实验程序。
运行结果如图3-10所示
图3-10 运动感知实验结果
下面对第一组数据进行计算。
加速度的计算方式：
2981×2.5V/4096=1.819V
式中，4096对应于12位采样精度；2.5V是LTC2351采样的参考电压。
由公式可得到静止时ax的输出电压axout=0=1.819V。阅读芯片数据手册可知任意时刻电压计算公式为axout=axout=0+0.3/g×G（G为此时的加速度，g为自由落体加速度），因此只要得到此时的电压，根据公式就可以得到此时的各方向的加速度。
角速度的计算方式：
2165×2.5V/4096=1.32V
式中，4096对应于12位采样精度；2.5V是LTC2351采样的参考电压。
由上式可得到静止时wx的输出电压wxout=0=1.32V。阅读芯片数据手册可知，任意时刻电压计算公式为Vout=V0+Sv×w[V]×P（V0静止时的输出电压；Sv=0.67mV/deg/s；w[V]为角速度；P为运放电压的放大系数，为常数5.7）。因此，只要得到测量电压的数字量，就可以通过以上的计算方法，得到相关方向的角速度。
6.思考题
同使用单片机控制运动传感器相比，使用嵌入式方式有什么相同点和不同点？
7.补充阅读
[1]Sreekrishnan Venkateswaran.精通Linux设备驱动程序开发[M].北京：人民邮电出版社，2010.
[2]LTC2351Datasheet.http：//www.linear.com/.LINEAR，2007.
[3]ENC-03Datasheet.http：//www.murata.com/.Murata，2006.
[4]ADXL330Datasheet.http：//www.siphec.com/.AnalogDevices，Inc，2006.
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
