【经验分享】基于STM32的三轴数字罗盘HMC5883L模块的测试

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STMCU小助手发布时间：2022-2-9 20:25

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文章简介:	基于STM32的三轴数字罗盘HMC5883L模块的测试

最近买了个数字罗盘模块，调通后发现很不错，非常灵敏，测试的时候精度在1°以内。连续测量模式下，最快测量、输出速率可达75hz，模块每次测量完毕并将数据更新至寄存器后，其DRDY引脚便产生一个低电平脉冲（可以配置一个外部中断捕获DRDY引脚的下降沿，并在中断服务程序中读取数据），在STM32中可以设置一个下降沿触发的外部中断，并在中断服务程序中调用角度数据读取函数。以下为操作该模块的主要步骤。

一、IIC协议相关操作（单片机作为主机控制时钟线）

宏定义:

//这里用到了STM32的位带区操作，方便实现对一个位的操作
//PB13配置为OD输出，同时外部给上拉电阻，这样既可输出信号给从机，也能
//在PB13为漏极开路状态时接收从机的信号（STM32的IO配置为输出模式时，
//IO口的电平也会不断地被捕获到输入寄存器中）
//PB14配置为推挽输出，PB15配置为浮空输入
#define R_SDA IPB13 // PB13输入寄存器
#define W_SDA OPB13 // PB13输出寄存器
#define W_SCL OPB14 // PB14输出寄存器
#define R_DRDY IPB15 // PB15输入寄存器

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#define Xmsb 0 //X轴数字量的高8位
#define Xlsb 1 //X轴数字量的低8位
#define Zmsb 2 //Z轴数字量的高8位
#define Zlsb 3 //Z轴数字量的低8位
#define Ymsb 4 //Y轴数字量的高8位
#define Ylsb 5 //Y轴数字量的低8位

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附位带宏定义：

#define GPIOB_ODR_Addr (GPIOB_BASE+12) //0x40010C0C
#define GPIOB_IDR_Addr (GPIOB_BASE+8) //0x40010C08
#define BITBAND_Addr(Addr,num) ((volatile unsigned long *)(0x42000000+32*(Addr-0x40000000)+4*num))
#define IPB13 *BITBAND_Addr(GPIOB_IDR_Addr,13)
#define OPB13 *BITBAND_Addr(GPIOB_ODR_Addr,13)
#define OPB14 *BITBAND_Addr(GPIOB_ODR_Addr,14)
#define IPB15 *BITBAND_Addr(GPIOB_IDR_Addr,15)

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启动IIC传输：

void _iic_Start()
{
W_SCL=1;
W_SDA=1;
_delay();
W_SDA=0; //SCL高时，拉低SDA，表示开始IIC传输，占用总线
_delay();
W_SCL=0; //控制SCL
_delay();
}

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停止IIC传输：

void _iic_Stop()
{
W_SCL=1; //释放SCL（由于没有其他主器件，SCL无需开漏）
W_SDA=0;
_delay();
W_SDA=1; //SCL为高时，拉高SDA表示结束ICC传输，释放总线
}

复制代码

发送一个字节：

uint8_t _iic_SendByte(uint8_t dat)
{
uint8_t i;
for(i=0;i<8;i++)
{
_delay();
W_SDA=dat>>7; //SCL拉高之前写SDA
dat=dat<<1;
_delay();
W_SCL=1; //拉高SCL，从器件开始读取SDA
_delay();
W_SCL=0; //重新拉低SCL
}
W_SDA=1; //释放SDA
W_SCL=1; //拉高SCL，读取从器件应答信号
// 等待应答
i=100;
while(i&&R_SDA) {i--;_delay();}
if(i==0) //无应答
{
W_SCL=0; //重新拉低SCL
return 0;
}
else { //有应答
_delay();
W_SCL=0; //重新拉低SCL
return 1;
}
}

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接收一个字节：

uint8_t _iic_ReadByte(uint8_t Ack)
{
uint8_t temp,i;
W_SDA=1; //释放SDA
_delay();
for(i=0;i<8;i++)
{
_delay();
W_SCL=1; //拉高SCL开始读取SDA
temp=temp<<1;
temp|=R_SDA; //SCL拉高之后读取SDA
W_SCL=0; //拉低SCL，从器件开始放置数据
}
//发送应答信号
if(Ack)W_SDA=0; //拉低SDA表示应答
W_SCL=1; //拉高SCL，从器件接收应答信号
_delay();
W_SCL=0; //重新拉低SCL
W_SDA=1; //释放SDA
return temp;
}

复制代码

二、配置HMC5883L模块

void HMC5883L_Init()
{
_iic_Start();
_iic_SendByte(0x3c); //写操作
_iic_SendByte(0x00); //指针指向00，配置寄存器A
_iic_SendByte(0x78); //数据测量、输出速率75hz
_iic_Start(); //指针定位到02，模式寄存器
_iic_SendByte(0x3c);
_iic_SendByte(0x02);
_iic_SendByte(0x00); //连续测量模式
_iic_Stop();
}

复制代码

三、读取角度数据

接收三轴数据，处理X,Y轴的数据并计算角度：

int16_t HMC5883L_ReadAngle()
{
static uint8_t i;
static uint8_t XYZ_Data[6]; //用来存储三个轴输出的数字量
_iic_Start();
_iic_SendByte(0x3c); // 发送HMC5883L的器件地址0x3c，写操作
_iic_SendByte(0x03); //指针指向03，X msb寄存器
_iic_Start();
_iic_SendByte(0x3d); //改为读操作
//依次读取三个轴的数字量
for(i=0;i<5;i++) //前5次读取发送应答信号
{
XYZ_Data[i]=_iic_ReadByte(1);
}
XYZ_Data[5] =_iic_ReadByte(0); //不应答
_iic_Stop();
return atan2( (double)((int16_t)((XYZ_Data[Ymsb]<<8)+XYZ_Data[Ylsb]) ),(double)((int16_t)((XYZ_Data[Xmsb]<<8)+XYZ_Data[Xlsb])))*(180/3.14159265)+180; //计算角度，需要包含math.h头文件
}