基于STM32的三轴数字罗盘HMC5883L模块的测试方案

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

　　#defineR_SDAIPB13//PB13输入寄存器

　　#defineW_SDAOPB13//PB13输出寄存器

　　#defineW_SCLOPB14//PB14输出寄存器

　　#defineR_DRDYIPB15//PB15输入寄存器

　　#defineXmsb0//X轴数字量的高8位

　　#defineXlsb1//X轴数字量的低8位

　　#defineZmsb2//Z轴数字量的高8位

　　#defineZlsb3//Z轴数字量的低8位

　　#defineYmsb4//Y轴数字量的高8位

　　#defineYlsb5//Y轴数字量的低8位

　　附位带宏定义：

　　#defineGPIOB_ODR_Addr（GPIOB_BASE+12）//0x40010C0C

　　#defineGPIOB_IDR_Addr（GPIOB_BASE+8）//0x40010C08

　　#defineBITBAND_Addr（Addr，num）（（volaTIleunsignedlong*）（0x42000000+32*（Addr-0x40000000）+4*num））

　　#defineIPB13*BITBAND_Addr（GPIOB_IDR_Addr，13）

　　#defineOPB13*BITBAND_Addr（GPIOB_ODR_Addr，13）

　　#defineOPB14*BITBAND_Addr（GPIOB_ODR_Addr，14）

　　#defineIPB15*BITBAND_Addr（GPIOB_IDR_Addr，15）

　　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（）;

　　}

　　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;

　　发送一个字节：

　　uint8_t_iic_SendByte（uint8_tdat）

　　{

　　uint8_TI;

　　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

　　return0;

　　}

　　else{//有应答

　　_delay（）;

　　W_SCL=0;//重新拉低SCL

　　return1;

　　}

　　}

　　_delay（）;

　　W_SDA=1;//SCL为高时，拉高SDA表示结束ICC传输，释放总线

　　}

　　接收一个字节：

　　uint8_t_iic_ReadByte（uint8_tAck）

　　{

　　uint8_ttemp，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

　　returntemp;

　　}

　　二、配置HMC5883L模块

　　voidHMC5883L_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（）;

　　}

　　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_tHMC5883L_ReadAngle（）

　　{

　　staTIcuint8_TI;

　　staticuint8_tXYZ_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，Xmsb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（）;

　　returnatan2（（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

　　}

　　配置好IO口，调用HMC5883L_Init（）后，便可调用HMC5883L_ReadAngle（）读取角度值，0~360°。以下为测试时的截图：

　　测试时，模块比较灵敏且精确，稍微旋转模块便有精确的变化。由于该模块是基于对地磁场的测量，此模块容易受到其他磁场的干扰，比如将该模块靠近直流电机时，便会因为电机内的磁场而降低精度甚至失灵（之前做智能小车时就遇到这个问题，要将电机内的磁场屏蔽起来才行）。