一、简介

本文介绍如何在STM32上使用霍尔传感器模块。

8 r) X! I' R  n. {

二、实验平台

库版本：STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.5.0

编译软件：MDK4.53

硬件平台：STM32开发板（主芯片stm32f103c8t6）

仿真器：JLINK

三、基础知识

3 z# n1 G! l$ g5 S- D/ ~. J

1、霍尔传感器是什么？

答：霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。

用磁铁去靠近霍尔传感器时，霍尔传感器的引脚电平会产生变化。

0 E% c7 D$ T8 k, n5 O

2、霍尔传感器主要用在什么地方？

答：霍尔传感器可测速、计数、限位上。
* G% @: b9 u4 q* E' w$ C3 t5 U1 [+ r7 m

举例限位功能：两个霍尔传感器形成45°的夹角，电机边缘粘着一个磁铁，一旦电机转动导致磁铁触发任意其中一个霍尔传感器，则STM32检测到触发后立刻停止电机，不能再继续往此方向转动。以此达到限制电机转动角度的作用。

1 x" |9 Q( a! b- n

3、本文使用的是什么霍尔传感器模块？

答：

买的霍尔传感器模块一共有四个引脚，GND、VCC、D0、A0。

8 Q5 J% T8 W! ^: A4 v  f

其中只需要用到三根线，GND、VCC、D0。

% Y: i+ T0 n, a5 F/ b$ I

使用方法：

1）5V供电。

2）用跳线连接D0和STM32的IO口（本文连接的是PA11）。

3）D0默认是高电平，但磁铁的特定一面（磁铁另一面无用）去靠近霍尔传感器模块时，D0会被拉低。

% L! e3 K% p/ W7 [

4、霍尔传感器与限位开关有什么区别？

! J" _" }2 C( d& y+ I+ t+ j' K

答：

1）限位开关

①优点：无功耗。

②缺点：易损坏。

1 j6 H$ H- b2 Y. X! J2 h6 M. ]2 h

2）霍尔传感器

①优点：不易损坏。

②缺点：有功耗。

四、实验步骤

1、编写并添加霍尔传感器驱动

1）编写驱动GUA_Hall_Sensor.c（存放在“……\HARDWARE”）

1. 
   # e' \& q( ~* Y0 R: }9 C
2. #include "stm32f10x.h"
   4 |& d2 O# I3 T; G) R; @" v# ]
3. #include "GUA_Hall_Sensor.h"
   4 F6 }) J% T  ?0 n/ i" s
4. 
   1 t9 Q0 W6 |, q% r
5. /*********************宏定义************************/
   5 {9 h3 W# n9 F& f. J( k
6. //霍尔传感器引脚
   5 [. m! g: n0 c
7. #define GUA_HALL_SENSOR_PORT               GPIOA
   
8. #define GUA_HALL_SENSOR_PIN                GPIO_Pin_11
   - Z) [3 _5 `! i
9. 
   
10. //消抖总次数
    
11. #define GUA_HALL_SENSOR_DISAPPERAS_SHAKS_COUNT      500000
      }; }1 Z9 a% y! D: s0 k! |
12. /*********************内部变量************************/
    
13. static GUA_U32 sGUA_Hall_Sensor_DisapperasShakes_IdleCount = 0;                        //消抖时的空闲状态计数值
    
14. static GUA_U32 sGUA_Hall_Sensor_DisapperasShakes_TriggerCount = 0;        //消抖时的触发状态计数值
    + H. X) s" ?4 Z3 T# h0 F
15. 
    " Y& A5 d8 ^# Z. @( @5 ~% G
16. /*********************内部函数************************/
    0 I; W7 o7 n* ^0 E8 f
17. static void GUA_Hall_Sensor_IO_Init(void);
    
18. 
    
19. static void GUA_Hall_Sensor_IO_Init(void)
    % V/ `: Z+ T# w: ?
20. {        
    0 O9 d6 C1 w- Z: P8 o8 e
21.         //IO结构体
    ! j/ A' d. F; _' a  S% I
22.         GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    4 z. J1 N( d. C! I7 z
23.                
    " n1 @, p9 ~  T2 L5 u& n! }
24.         //时钟使能
    
25.         RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);         
    
26.         
    # R% b" x0 X  }2 G9 p" k2 J# N1 g
27.         //霍尔IO配置
    $ ~& d+ N4 X7 \4 B" P
28.         GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GUA_HALL_SENSOR_PIN;                  
    
29.         GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
    
30.         GPIO_Init(GUA_HALL_SENSOR_PORT, &GPIO_InitStructure);        
    . D0 ^, p& O6 b3 o  E* c" @9 [
31. }
    + [5 E, E2 w: u
32. 
    
33. GUA_U8 GUA_Hall_Sensor_Check_Pin(void)   
    
34. {   
    3 q: q7 s8 a! O
35.   //没触发
    / s4 R3 i9 L1 R7 A  J
36.   if(GPIO_ReadInputDataBit(GUA_HALL_SENSOR_PORT, GUA_HALL_SENSOR_PIN) == SET)
    5 |: c9 F5 @2 ?0 [
37.   {
    " T3 V0 D6 Q: l0 K! q
38.     //计数
    
39.     sGUA_Hall_Sensor_DisapperasShakes_IdleCount++;
    
40.     sGUA_Hall_Sensor_DisapperasShakes_TriggerCount = 0;
    8 j! ?. T! m8 C) ?9 ~
41.    
    
42.     //判断计数是否足够
    2 z) h( h; y6 f! G, S
43.     if(sGUA_Hall_Sensor_DisapperasShakes_IdleCount >= GUA_HALL_SENSOR_DISAPPERAS_SHAKS_COUNT)
    
44.     {
    
45.       return GUA_HALL_SENSOR_STATUS_IDLE;   
    : O, N' c9 Q  K4 W3 e& t( x
46.     }
    ; R0 k6 ~) \" J/ \7 j, R
47.   }
    # R) J( z( ~; L! f6 N; y
48.   //触发
    
49.   else
    4 A9 x5 T0 L$ l; S$ h. S, ^) T" L
50.   {
    ; F/ o$ g. Q1 }% M. x  k
51.     //计数
    * [( Q/ T0 j$ K& ^( W, }- e0 G
52.     sGUA_Hall_Sensor_DisapperasShakes_IdleCount = 0;
    
53.     sGUA_Hall_Sensor_DisapperasShakes_TriggerCount++;
    5 k  O. G! w+ {" w1 V1 o
54.    
    * q* ?& s% B5 n8 V/ F
55.     //判断计数是否足够
    0 i$ ?6 u- |7 N0 y: Z
56.     if(sGUA_Hall_Sensor_DisapperasShakes_TriggerCount >= GUA_HALL_SENSOR_DISAPPERAS_SHAKS_COUNT)
    8 x8 j; I8 C- X
57.     {
    
58.       return GUA_HALL_SENSOR_STATUS_TRIGGER;   
    
59.     }   
    6 s; Z6 Q& _% T  ~% u) E% G, x
60.   }  
    
61.   
    
62.   return GUA_HALL_SENSOR_STATUS_DISAPPERAS_SHAKS;  
    
63. }
    
64. 
    ' \/ u; j* _9 N" a6 ?9 d9 k
65. void GUA_Hall_Sensor_Init(void)
    + b+ z% w3 }' I% M3 s7 Q
66. {
    
67.   //初始化IO
    
68.   GUA_Hall_Sensor_IO_Init();         
    4 P) x3 E0 h+ B) D- R( g
69. <font size="3">}
    
70. </font>

复制代码

8 q2 D+ ?) I. U; Z2）编写驱动头文件GUA_Hall_Sensor.h（存放在“……\HARDWARE”）
+ M; H, M: F& H3 S8 b! g: [

1. 
   
2. #ifndef _GUA_HALL_SENSOR_H_
   ) j; O! \! v. W7 k- A
3. #define _GUA_HALL_SENSOR_H_
   
4. 
   $ Y- f5 J2 ^; H
5. /*********************宏定义************************/  
   
6. //类型宏
   
7. #ifndef GUA_U8        
   * ^. j+ u# |4 R7 o
8. typedef unsigned char GUA_U8;        
   ( R: [  I& ]3 W; X3 ?
9. #endif   
   0 x7 i$ i4 c4 m! `; k
10. 
    
11. #ifndef GUA_8        
    1 e" I9 v* l* s
12. typedef signed char GUA_8;        
    
13. #endif      
    
14.       
    
15. #ifndef GUA_U16        
    8 p& [' }. @! b
16. typedef unsigned short GUA_U16;        
    
17. #endif
    
18. 
    
19. #ifndef GUA_16        
      l" p" W7 w3 K) Y+ q4 N5 [
20. typedef signed short GUA_16;        
    4 h0 O" C& c3 O* u
21. #endif         
    $ \# a5 x7 M- |2 n8 O7 e- u
22.       
    
23. #ifndef GUA_U32        
    % a1 S& q: {0 v, i
24. typedef unsigned long GUA_U32;        
    0 y% i! `! H! t3 |
25. #endif
    # Z+ o) g  l* O+ s, W
26. 
    2 S  @2 G$ e8 G5 c* X# a
27. #ifndef GUA_32        
    6 B. x. Y% a9 N; j
28. typedef signed long GUA_32;      
    , P: c/ J, l9 z( A3 |- |8 j
29. #endif
    % |" j3 T; f5 v$ S7 R7 W( @: e
30. 
    0 a9 ~3 f0 ^# ]" G4 x2 u+ T
31. #ifndef GUA_U64   
    
32. typedef unsigned long long GUA_U64;  
    
33. #endif
    ! X9 L/ T, M5 @, f3 ?9 B, d. P
34. 
    7 y8 s: i; B& Q1 e: F' ^
35. #ifndef GUA_64   
    / N  x2 P4 J' j: D( _1 Y' p6 R
36. typedef signed long long GUA_64;  
    ) D8 W; [2 _9 J4 |% n
37. #endif
    1 z( s7 ~5 ^0 P1 Q
38. 
    
39. //霍尔传感器的触发状态
    9 `" X9 |! Z* b) D! A+ R+ Q
40. #define GUA_HALL_SENSOR_STATUS_TRIGGER                      0                //霍尔传感器触发
    
41. #define GUA_HALL_SENSOR_STATUS_IDLE                         1                //霍尔传感器没触发
    
42. #define GUA_HALL_SENSOR_STATUS_DISAPPERAS_SHAKS             2                //霍尔传感器消抖中
      _5 w+ x+ x* A$ B. M: ^8 s% W9 n
43. 
    
44. /*********************外部函数声明************************/
    . R* m0 d, I- g$ T$ I4 s; m
45. GUA_U8 GUA_Hall_Sensor_Check_Pin(void);  
    
46. void GUA_Hall_Sensor_Init(void);
    ( k/ J' H/ E, C6 L; q8 c! [7 U
47. 
    # {8 h# Z9 j0 @2 {2 B
48. #endif

复制代码

' o) m0 h3 w8 K. }' E- l3）工程中添加GUA_Hall_Sensor.c
: W  W( P+ u# [  g

4 X) o1 q) A/ O# |7 n/ i: M

4）在MDK设置中添加串口驱动源文件路径

  l) Y& ^+ v& H& Z

2、在应用层中调用

- w: l$ [/ H2 C

1）添加驱动头文件（main.c中）

1. #include "GUA_Hall_Sensor.h"

复制代码

3 R9 a4 t* M$ z9 w. l0 x( C
% }( c* n! `, S1 q/ }. w1 }
2）添加驱动初始化代码（main.c的main函数中）


) V$ o/ s% i3 Q/ u1 ~0 G

1. 
   ' m2 s# D+ x8 P# q) p) c
2.   GUA_Hall_Sensor_Init();

复制代码

3）添加测试代码
7 d; n+ {3 C, I. U9 ?

①写测试代码（main.c中）

1. 
   7 |& d1 s8 ]- J( l9 ?
2. static void GUA_Test(void)
   - Z* Z8 S1 A& E5 `
3. {   
   4 L% N% h! R- Y
4.   U8 nGUA_Ret = 0;
   
5.   U8 nGUA_Stop = 0;
   
6.        
   6 D+ E8 o5 c& C1 s. I* R2 F
7.   while(1)
   1 ~2 S  J0 j, p! W& f- g4 p
8.   {
   1 S# D" K  h4 p5 \/ }5 I7 f
9.                 //检测霍尔当前状态
   
10.                 nGUA_Ret = GUA_Hall_Sensor_Check_Pin();
    
11.                
    
12.                 //检测到霍尔被触发
    
13.                 if(nGUA_Ret == GUA_HALL_SENSOR_STATUS_TRIGGER)
    
14.                 {
    ! S* z& e7 l" p9 T& j" O- ^) C, r
15.                         nGUA_Stop = 1;
    
16.                 }
    
17. }
    2 A' e! u( g  ]$ r$ Q4 {( |

复制代码

* k3 ?  O$ C7 O: a8 R3 K- ]) f
②调用测试代码（main.c的main函数中）

1. //测试代码
   
2.         GUA_Test();

复制代码

6 Y3 I' F) s" l

五、实验结果

仿真并设置断点在测试代码的“nGUA_Stop = 1;”中，全速运行。

用磁铁去靠近模块上的霍尔传感器芯片，模块上的led被点亮表示触发，同时工程中消抖之后会停止在断点处，表示检测到PA11处的霍尔传感器触发导致的低电平。如下图

: ?8 q: i; u0 s( W! m: L+ p. i

; ~: n; l) U+ _( ~. N9 h

( x& Y. I' ^& o1 k$ C9 U: i

因此实验成功。

3 Q4 W6 \, P6 [, ~

+ u' L7 Z) j! ?5 f& R6 G5 A0 E
* o6 L& u  `  J" I8 {