Sensores

Acelerómetro H3LIS331DL

El H3LIS331DL es un acelerómetro digital de alta g fabricado por STMicroelectronics, diseñado para aplicaciones de impacto y alta aceleración. Soporta fondos de escala de ±100 g, ±200 g y ±400 g con salida digital SPI/I²C de 16 bits.

Característica	Detalle
Modelo	H3LIS331DL
Fondo de escala	±400 g
Resolución	16 bits (12 bits efectivos)
Sensibilidad	400/32768 ≈ 0.0122 g/LSB
ODR	1000 Hz (modo normal)
Interfaz	SPI 4 hilos, Modo 0
Frecuencia SPI	5.25 MHz
WHO_AM_I esperado	`0x33` (definido en `h3lis.h:23`)

Driver SPI

Capa física

La comunicación SPI se configura en setup.c:83-94:

Parámetro	Valor
Periférico	SPI1
Modo	Master, full-duplex
CPOL	0 (reloj bajo en idle)
CPHA	0 (muestreo en flanco de subida)
Formato	8 bits, MSB first
Velocidad	APB2 84 MHz ÷ 16 = 5.25 MHz
NSS	Software (PA0)

Nota: El H3LIS331DL soporta hasta 10 MHz en SPI. La frecuencia de 5.25 MHz proporciona un margen de seguridad para el cableado en protoboard.

Capa de registro

El driver implementa tres primitivas de acceso SPI en h3lis.c:24-58:

Función	Operación SPI
`h3lis_read_reg(reg)`	CS↓ → enviar `0x80 \| reg` → leer 1 byte → CS↑
`h3lis_write_reg(reg, val)`	CS↓ → enviar `reg` → enviar `val` → CS↑
`h3lis_read_burst(start, buf, len)`	CS↓ → enviar `0xC0 \| start` → leer `len` bytes → CS↑

Formato de dirección SPI: - Bit 7: 1 = lectura, 0 = escritura - Bit 6: 1 = burst (auto-incremento de dirección) - Bits [5:0]: dirección del registro

Mapa de registros

Se documentan solo los registros utilizados por el firmware. Para el mapa completo, consultar el datasheet del H3LIS331DL.

Registro	Dirección	Descripción
`WHO_AM_I`	`0x0F`	Identificación del dispositivo
`CTRL_REG1`	`0x20`	ODR, modo de potencia, habilitación de ejes
`CTRL_REG2`	`0x21`	Filtro paso alto
`CTRL_REG3`	`0x22`	Configuración de interrupciones
`CTRL_REG4`	`0x23`	BDU, full-scale, endianness, modo SPI
`CTRL_REG5`	`0x24`	Sleep-to-wake, FIFO
`STATUS_REG`	`0x27`	Flags de datos disponibles
`OUT_X_L/H`	`0x28-0x29`	Aceleración eje X
`OUT_Y_L/H`	`0x2A-0x2B`	Aceleración eje Y
`OUT_Z_L/H`	`0x2C-0x2D`	Aceleración eje Z

Configuración del sensor

La inicialización se realiza en h3lis_init():

// Verificar presencia del sensor
if (h3lis_who_am_i() != H3LIS_DEVICE_ID) return false;

// Configurar registro CTRL_REG1
h3lis_write_reg(H3LIS_CTRL_REG1, H3LIS_CR1_NORMAL_1000HZ_XYZ);  // 0x3F

// Configurar registro CTRL_REG4
h3lis_write_reg(H3LIS_CTRL_REG4, H3LIS_CR4_BDU_FS400G);         // 0xB0

CTRL_REG1 (0x20) = `0x3F`

Bit	Campo	Valor	Significado
[7:6]	ODR2:1	`11`	1000 Hz
[5:4]	PM2:1	`11`	Modo normal
3	—	`1`	—
2	Zen	`1`	Eje Z habilitado
1	Yen	`1`	Eje Y habilitado
0	Xen	`1`	Eje X habilitado

CTRL_REG4 (0x23) = `0xB0`

Bit	Campo	Valor	Significado
7	BDU	`1`	Block Data Update — evita lectura de bytes inconsistentes
6	BLE	`0`	Little-endian
[5:4]	FS1:0	`11`	±400 g
3	—	`0`	—
2	—	`0`	—
1	—	`0`	—
0	SIM	`0`	Modo SPI 4 hilos

Lectura de datos

La lectura de aceleración se realiza en h3lis_update() mediante ráfaga SPI de 6 bytes:

sequenceDiagram
    participant MCU as STM32F401
    participant CS as PA0 (CS)
    participant SPI as SPI1
    participant SENSOR as H3LIS331DL

    MCU->>CS: LOW
    MCU->>SPI: 0xC0 | 0x28 (read burst desde OUT_X_L)
    MCU->>SPI: 0x00 (dummy)
    SPI->>SENSOR: CLK
    SENSOR->>MCU: OUT_X_L
    MCU->>SPI: 0x00 (dummy)
    SENSOR->>MCU: OUT_X_H
    MCU->>SPI: 0x00 (dummy)
    SENSOR->>MCU: OUT_Y_L
    MCU->>SPI: 0x00 (dummy)
    SENSOR->>MCU: OUT_Y_H
    MCU->>SPI: 0x00 (dummy)
    SENSOR->>MCU: OUT_Z_L
    MCU->>SPI: 0x00 (dummy)
    SENSOR->>MCU: OUT_Z_H
    MCU->>CS: HIGH

Formato de datos raw

La salida del sensor es un entero de 16 bits en complemento a dos, justificado a la izquierda:

Bits: [15 ... 4] → 12 bits significativos
Bits: [3 ... 0]  → siempre 0 (justificación izquierda)

Reconstrucción en h3lis.c:99-105:

out->x = (int16_t)((uint16_t)buf[1] << 8 | buf[0]);  // OUT_X_H << 8 | OUT_X_L
out->y = (int16_t)((uint16_t)buf[3] << 8 | buf[2]);
out->z = (int16_t)((uint16_t)buf[5] << 8 | buf[4]);

Conversión raw → aceleración [g]

float H3LIS_SENS_400G = 400.0f / 32768.0f;  // ≈ 0.012207 g/LSB

h3lis_data.ax = (float)raw.x * H3LIS_SENS_400G;

Dado que la salida está justificada a la izquierda (12 bits en [15:4]), el LSB efectivo es 16× mayor de lo que sería con 16 bits completos. La fórmula raw × 400/32768 es correcta porque el numerador y denominador escalan coherentemente con el rango de 16 bits.

Constantes del sensor

Definidas en h3lis.h:33-39:

Constante	Valor	Descripción
`H3LIS_SENS_100G`	`100.0f / 32768.0f`	Sensibilidad para ±100 g
`H3LIS_SENS_200G`	`200.0f / 32768.0f`	Sensibilidad para ±200 g
`H3LIS_SENS_400G`	`400.0f / 32768.0f`	Sensibilidad para ±400 g (usada)
`H3LIS_DEVICE_ID`	`0x33`	WHO_AM_I esperado
`H3LIS_SPI_READ`	`0x80`	Bit de lectura SPI
`H3LIS_SPI_MULTI`	`0x40`	Bit de burst SPI

Documento generado el 2026-06-27. Ver también Hardware, Cinemática.