過采樣原理在ADXL345上的實現、配置步驟、數據處理及噪聲考慮因素，以提高其輸出分辨率

介紹了過采樣技術在 ADXL345 三軸加速度計中的應用，包括過采樣原理在 ADXL345 上的實現、配置步驟、數據處理及噪聲考慮因素，以提高其輸出分辨率，適用于對分辨率有更高要求的應用場景。
*附件：如何利用先進先出(FIFO)緩沖器提高ADXL345的分辨率.pdf

1. 過采樣技術原理
   • 模數轉換基礎 ：數字輸出加速度計（如 ADXL345）有內部 ADC，分辨率固定。過采樣技術以更高速率采樣模擬信號，結合數字濾波和抽取提高分辨率，原理是將總量化噪聲分散到更高帶寬，再濾波減少噪聲，從而在保持信噪比前提下提高分辨率。
   • 過采樣系數與分辨率關系 ：過采樣系數決定輸出數據速率比所需速率高多少，如系數為 4 可提高 1 LSB 分辨率，系數為 16 可提高 2 LSB 分辨率，同時信噪比也會相應提高。
2. ADXL345 中的過采樣實現
   • 器件特性 ：ADXL345 是三軸加速度計，含 13 位 ADC 和 32 級 FIFO（每軸），可配置輸出數據速率，中斷系統靈活，適合過采樣。
   • 輸出數據速率設置 ：先根據分辨率提升需求確定過采樣系數（提高 1 LSB 選 4，提高 2 LSB 選 16），再依應用所需數據速率設置傳感器輸出數據速率，如所需數據速率 12.5 Hz、分辨率提高 1 LSB 時，ADXL345 數據速率可設為 50 Hz，在 BW_RATE 寄存器設置。
   • FIFO 設置 ：FIFO 存儲數據量達到過采樣系數值時產生水?。╓M）中斷，可在 FIFO 模式或流模式下使用。通過 FIFO_CTL 寄存器設置產生 WM 中斷所需數據量，INT_ENABLE 寄存器使能 WM 中斷，INT_MAP 寄存器分配 WM 中斷到 INT1 或 INT2 引腳，詳細信息參考相關手冊。
3. 數據處理與實例
   • 數據讀取與格式 ：通過訪問數據寄存器（每軸兩字節(jié)）讀取 ADXL345 數據，有特定數據格式（如 ±2g 模式下右對齊數據格式），數據為二進制補碼形式。
   • 微處理器處理流程 ：按所需數據速率配置 ADXL345 產生 WM 中斷，處理器讀取對應過采樣系數的數據，經數字濾波和抽?。ㄈ缜笃骄担┑玫剿璺直媛蕯祿^采樣系數為 4 時數據相加除以 2，為 16 時除以 4。
   • 實例說明 ：以輸出數據速率 200 Hz、過采樣系數 4 為例，16 組數據存儲在 FIFO 產生 WM 中斷，展示數據處理過程，如四個數據相加除以 2 后分辨率提高 1 LSB，但要注意數據為二進制補碼，除法運算可能影響結果。
4. 噪聲考慮因素 ：過采樣僅改善 ADC 量化誤差，ADXL345 噪聲為白噪聲，輸出噪聲可根據噪聲密度、數字濾波器性能計算，給出移動平均數濾波器（16 倍過采樣提高 2 LSB、輸出數據速率 100 Hz）的增益響應圖輔助理解。