Arduino 从 3 个寄存器中读取 20 位数字答案

【问题标题】：Arduino read 20 bit number from 3 registersArduino 从 3 个寄存器中读取 20 位数字
【发布时间】：2017-08-16 21:00:08
【问题描述】：

我有一个 ADXL355 (EVAL-ADXL355-PMDZ)，我正在尝试针对非常昂贵的工业级传感器进行测试。我正在使用 I2C，并且能够读取datasheet 中所述的设备属性和设置。

我遇到的问题是如何将 3 个 ZDATA（或 XDATA、YDATA）寄存器读取为单个值。我尝试了两种方法。这是第一个：

double values[3];
Wire.beginTransmission(addr);
  Wire.write(0x08); // ACCEL_XAXIS
  Wire.endTransmission();
  Wire.requestFrom(addr, 9, true); // Read 9, 3 for each axis
  byte x1, x2, x3;
  for (int i = 0; i < 3; ++i){
    x3 = Wire.read();
    x2 = Wire.read();
    x1 = Wire.read();
    unsigned long tempV = 0;
    unsigned long value = 0;
    value = x3;
    value <<= 12;
    tempV = x2;
    tempV <<= 4;
    value |= tempV;
    tempV = x1;
    tempV >>= 4;
    value |= tempV;
    values[i] = SCALEFACTOR * value;
  }

这将产生接近 1g 负重力和 3g 正重力的值。此外，未加载的轴有时会显示超标高而不是 -0.0g。它们从 0.0 到 4.0 g 弹跳。这告诉我我有一个标志问题，我确信这来自使用unsigned long。所以我尝试将其读取为 16 位值并保留符号。

double values[3];
  Wire.beginTransmission(addr);
  Wire.write(0x08); // ACCEL_XAXIS
  Wire.endTransmission();
  Wire.requestFrom(addr, 9, true); // Read 9, 3 for each axis
  byte x1, x2, x3;
  for (int i = 0; i < 3; ++i){
    x3 = Wire.read();
    x2 = Wire.read();
    x1 = Wire.read();
    long tempV = 0;
    long value = 0;
    value = x3;
    value <<= 8;
    tempV = x2;
    value |= tempV;
    values[i] = SCALEFACTOR * value;
  }

这个产生的值在符号方面是好的，但它们（正如预期的那样）比它们应该的要低得多。我试图创建一个像 long value:20; 这样的 20 位数字，但我收到了

':' 标记之前的预期初始化程序

int 出现同样的错误。

如何正确读取 3 个寄存器以获得正确的 20 位值？

【问题讨论】：

我正在尝试做同样的事情：用昂贵的加速器测试这个加速器。正如其他用户在here 中所描述的那样，由于输出值停留在所选范围内，我的日子很不好过。这个加速度计有同样的问题还是一切正常？

标签： arduino

【解决方案1】：

首先，在使用左右移位运算符时，您确实希望使用无符号类型（请参阅this question）。

查看avr-gcc type layout，我们了解到long 以 4 个字节（即 32 位）表示，因此它们足够长（没有双关语）以“保存”您的 20 位数字（XDATA、YDATA、和 ZDATA）。另一方面，int 以 2 个字节（即 16 位）表示，因此不应在您的情况下使用。

根据您在第 33 页链接的数据表，数字格式为 two's complement。您的第一个示例正确设置了 最后 20 位 您的无符号 32 位长 value（特别是左对齐处理 - 将 x1 右移四位 - 看起来已经正确）但是“新”的 12 个最高有效位始终设置为 0。

要执行sign extension，如果数字是正值，则需要将“新”12 个最高有效位设置为0，如果数字是负值，则需要设置1（改编您的第一个示例）：

...
value |= tempV;
if (x3 & 0x80) /* msb is 1 so the number is a negative value */
    value |= 0xFFF00000;

从那里，您应该观察到的行为与以前大致相同：高正值而不是小的负值（但甚至比以前更高）。这是因为尽管您的value 按位正确，但它仍然解释为无符号。这可以通过强制编译器使用 value 作为签名来解决：

values[i] = SCALEFACTOR * (long)value;

现在它应该可以工作了。

请注意，此答案使用您的 C/C++ 实现使用二进制补码表示负整数这一事实。虽然在实践中非常罕见，但该标准允许其他表示形式（参见this question 示例）。

【讨论】：

【解决方案2】：

这是使其工作的一种方法。它确实对有符号值使用了位移。各种消息来源都说这是一个潜在的错误，因为它是由实现定义的。它在我的平台上运行。

typedef union {
  byte bytes[3];
  long value:24;
} accelData;

double values[3];
Wire.beginTransmission(addr);
Wire.write(0x08); // ACCEL_XAXIS
Wire.endTransmission();
Wire.requestFrom(addr, 9, true); // Read 9, 3 for each axis
accelData raw;
for (int i = 0; i < 3; ++i){
  raw.bytes[2] = Wire.read();
  raw.bytes[1] = Wire.read();
  raw.bytes[0] = Wire.read();
  long temp = raw.value >> 4;
  values[i] = SCALEFACTOR * (double)temp;
}

我更喜欢 Alexandre Perrin 提出的解决方案。

【讨论】：

另请注意，此实现依赖于字节序。
@Alexandre Perrin 你也是。这是不必要的差评
@PeterJ 据我了解，我的解决方案仅使用按位运算，无论字节顺序如何（与联合类型双关语不同），其工作方式相同。见this question。

【解决方案3】：

union
{
    struct
    {
        unsigned : 4;
        unsigned long uvalue : 20;
    };
    struct
    {
        unsigned : 4;
        signed long ivalue : 20;
    };
    unsigned char rawdata[3];
}raw;

for (int i = 0; i < 3; ++i){
  raw.bytes[2] = Wire.read();  //if most significant part is transfered first
  raw.bytes[1] = Wire.read();
  raw.bytes[0] = Wire.read();

  values[i] = SCALEFACTOR * (double)raw.ivalue;
}

【讨论】：