加速Perl

2015年3月16日 by Timm Murray

自从任天堂Wii运动控制器的推出以来，加速度计的普及率大幅提高。它们也常见于汽车和智能手机中。直到最近，Perl还没有出现在直接与加速度计接口有意义的地方。有了树莓派和其他SoC（系统芯片）设备，现在是时候纠正这个疏忽了。

市场上有很多加速度计，它们大致分为四种接口类型：模拟、SPI、I2C和串行。模拟读取非常简单，任何具有模数转换器的设备都可以读取，但同时也容易受到电噪声的影响。SPI和I2C是最常见的类型。

可以将加速度计与陀螺仪结合使用，以产生比单独使用任何一个更精确的读数。这就是Wii运动加力器为任天堂所做的工作。存在组合它们数据的算法，手动编写可能很棘手。幸运的是，有一种称为“惯性测量单元”（IMU）的设备，它会为您组合数据，并提供类似直接加速度计的接口。不幸的是，这些设备通常要贵得多。

如您从高中物理课程中所记得的，地球以约9.81 m/s²的加速度吸引着我们。放在平坦桌面上的加速度计将测量指向地球中心的加速度（更准确地说，是其重心）。在读取时请记住这一点。

加速度计通常具有几个可配置的测量范围。如果您将设备设置为读取±2g（即，2 * 9.81 m/s²），并且它以16位整数的形式返回数据，那么它将给出整个16位范围内的读数。如果您将其设置为±10g，则它仍然会在整个16位范围内给出读数。这意味着较高的设置会丢失精度。

因此，请确保将测量范围设置为略高于您预期的值。在赛道上行驶的跑车在任意方向上很难达到2g。大多数过山车最大为约4g，可能为6g。战斗机可以超过10g，这是人类在可维持期间的能力极限。请注意，任何这些情况中的瞬时加速度都可能极高；跑车撞击砖墙时很容易超过10g。

每个芯片都定义了自己的接口协议。这意味着需要为每个芯片编写新的接口驱动程序，而且很不幸，针对单个设备的CPAN模块并不多。一个存在的是Device::LSM303DLHC。

所讨论的LSM303DLHC芯片还包含一个磁力计，并且可以从Adafruit Industries的 breakout板上获得。

Device::LSM303DLHC使用Linux下通过/dev/i2c-*访问I2C设备的方式。在树莓派上，GPIO引脚上的I2C引脚可在/dev/i2c-1处使用。Device::LSM303DLHC将此芯片的两个功能分为两个对象。您首先使用I2C路径初始化主对象，获取加速度计对象，并启用它

my $dev = Device::LSM303DLHC->new({
    I2CBusDevicePath => '/dev/i2c-1',
});
my $accel = $dev->Accelerometer;
$accel->enable;

$accel对象为我们提供了返回不同单位的加速度矢量的便捷方法。使用getAccelerationVectorInG()，我们获得g评级，而使用getAccelerationVecotrInMSS()则给出m/s²，以及其他一些内容。我喜欢使用g评级

while(1) {
    my $acc_angle = $accel->getAccelerationVectorInG;
    say "Accel: $$acc_angle{x}, $$acc_angle{y}, $$acc_angle{z}";
}

这将反复将加速度矢量输出到STDOUT

Accel: -0.0234375, -0.0078125, -0.9453125
Accel: -0.0234375, -0.0078125, -0.9453125
Accel: -0.015625, -0.01171875, -0.9453125
Accel: -0.015625, -0.01171875, -0.9453125
Accel: -0.015625, -0.00390625, -0.9453125
Accel: -0.015625, -0.00390625, -0.9453125

将 LSM303 芯片的平坦面放在桌子上，你应该看到 Z 输出大约为 1g，或者如果你把它倒置，可能是 -1g。其他输出应该约为零。拿起它并翻转，你应该看到 Z 输出指向零，而 X 和 Y 输出将 1g 矢量加到地球中心（加上或减去你手的摇晃）。

加速度计是你一旦开始使用它们，就会发现成千上万有趣事情的东西之一。所以去享受乐趣吧！

本文最初发布在 PerlTricks.com。

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