HMC5883L地磁传感器驱动

时间：2022-11-19 19:23:49

霍尼韦尔 HMC5883L 是一种表面贴装的高集成模块，并带有数字接口的弱磁传感器芯片，应用于低成本罗盘和磁场检测领域。HMC5883L 包括最先进的高分辨率 HMC118X 系列磁阻传感器，并附带霍尼韦尔专利的集成电路包括放大器、自动消磁驱动器、偏差校准、能使罗盘精度控制在 1°~2°的 12 位模数转换器.简易的 I2C 系列总线接口。HMC5883L 是采用无铅表面封装技术，带有 16 引脚，尺寸为 3.0X3.0X0.9mm。HMC5883L 的所应用领域有手机、笔记本电脑、消费类电子、汽车导航系统和个人导航系统

HMC5883主要有接口是IIC,同时提供一个数据中断引脚,一般而言,电路设计如下

HMC5883L地磁传感器驱动

该传感器芯片的驱动并不复杂,主要是设置几个寄存器,如下所示

//HMC5883寄存器定义

//寄存器地址定义

#define HMC_CONFIG_A_REG	0X00	//配置寄存器A

//bit0-bit1 xyz是否使用偏压,默认为0正常配置

//bit2-bit4 数据输出速率, 110为最大75HZ 100为15HZ 最小000 0.75HZ

//bit5-bit5每次采样平均数 11为8次 00为一次

#define HMC_CONFIG_B_REG	0X01	//配置寄存器B

//bit7-bit5磁场增益 数据越大,增益越小 默认001

#define HMC_MODE_REG		0X02	//模式设置寄存器

//bit0-bit1 模式设置 00为连续测量 01为单一测量

#define HMC_XMSB_REG		0X03	//X输出结果

#define HMC_XLSB_REG		0X04

#define HMC_ZMSB_REG		0X05	//Z输出结果

#define HMC_ZLSB_REG		0X06

#define HMC_YMSB_REG		0X07	//Y输出结果

#define HMC_YLSB_REG		0X08

#define HMC_STATUS_REG		0X09	//只读的状态

//bit1 数据更新时该位自动锁存,等待用户读取,读取到一半的时候防止数据改变

//bit0 数据已经准备好等待读取了,DRDY引脚也能用

#define HMC_CHEAK_A_REG		0X0A	//三个识别寄存器,用于检测芯片完整性

#define HMC_CHEAK_B_REG		0X0B

#define HMC_CHEAK_C_REG		0X0C

#define HMC_CHECKA_VALUE	0x48	//三个识别寄存器的默认值

#define HMC_CHECKB_VALUE	0x34

#define HMC_CHECKC_VALUE	0x33

建议选择最大速率,八倍采样输出,同时该传感器支持读写地址指针自动变化,但是针对随机读取的驱动而言,该特性不重要

另外,一般而言,地址为0x3c,驱动代码如下

#include "hmc5883.h"

#include "math.h"

struct HMCVALUE hmcValue;

u8 dataReady = 0;

//IO方向设置

#define HMC_SDA_IN()  {GPIOC->CRH&=0XFFFFFFF0;GPIOC->CRH|=8;}

#define HMC_SDA_OUT() {GPIOC->CRH&=0XFFFFFFF0;GPIOC->CRH|=3;}

//IO操作函数

#define HMC_SCL    PCout(9) //SCL

#define HMC_SDA    PCout(8) //SDA

#define HMC_READ_SDA   PCin(8)  //输入SDA 

#define HMC_DRDY	PCin(7)

/**************************HMC5883 IIC驱动函数*********************************/

static void Hmc5883IOInit(void)

{

	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

    RCC_APB2PeriphClockCmd(	RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE );	

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_9;

    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP ;   //推挽输出

    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

    GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);

	//PC7 drdy引脚

	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7;

    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING ;   //浮空输入

    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

    GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);

    HMC_SCL = 1;

    HMC_SDA = 1;

}

//发送IIC起始信号

static void ComStart(void)

{

	HMC_SDA_OUT();     //sda线输出

    HMC_SDA=1;

    HMC_SCL=1;

    DelayUs(5);

    HMC_SDA=0;//START:when CLK is high,DATA change form high to low

    DelayUs(5);

    HMC_SCL=0;//钳住I2C总线，准备发送或接收数据

}

//发送IIC停止信号

static void ComStop(void)

{

	HMC_SDA_OUT();//sda线输出

    HMC_SDA=0;//STOP:when CLK is high DATA change form low to high

    HMC_SCL=1;

    DelayUs(5);

    HMC_SDA=1;//发送I2C总线结束信号

    DelayUs(5);

}

//等待ACK,为1代表无ACK 为0代表等到了ACK

static u8 ComWaitAck(void)

{

	u8 waitTime = 0;

	HMC_SDA_OUT();//sda线输出

	HMC_SDA = 1;

	DelayUs(5);

    HMC_SDA_IN();      //SDA设置为输入

	HMC_SCL=1;

	DelayUs(5);

	while(HMC_READ_SDA)

	{

		waitTime++;

		DelayUs(1);

		if(waitTime > HMC_ACK_WAIT_TIME)

		{

			ComStop();

			return 1;

		}

	}

	HMC_SCL = 0;

	return 0;

}

static void ComSendAck(void)

{

	HMC_SCL = 0;

	HMC_SDA_OUT();

    HMC_SDA = 0;

	DelayUs(2);

    HMC_SCL = 1;

    DelayUs(5);

    HMC_SCL = 0;

    DelayUs(5);

}

static void ComSendNoAck(void)

{

	HMC_SCL = 0;

	HMC_SDA_OUT();

    HMC_SDA = 1;

	DelayUs(2);

    HMC_SCL = 1;

    DelayUs(5);

    HMC_SCL = 0;

    DelayUs(5);

}

//返回0 写入收到ACK 返回1写入未收到ACK

static u8 ComSendByte(u8 byte)

{

	u8 t;

    HMC_SDA_OUT();

    for(t=0;t<8;t++)

    {

        HMC_SDA=(byte&0x80)>>7;

        byte<<=1;

        HMC_SCL=1;

        DelayUs(5);

        HMC_SCL=0;

        DelayUs(5);

    }

    return ComWaitAck();

}

static void ComReadByte(u8* byte)

{

	u8 i,receive=0;

    HMC_SDA_IN();//SDA设置为输入

    for(i=0;i<8;i++ )

    {

        receive <<= 1;

        HMC_SCL=1;

        DelayUs(5);

        if(HMC_READ_SDA)receive++;

        HMC_SCL=0;

        DelayUs(5);

    }

    *byte = receive;

}

/**************************HMC5883 IIC驱动函数*********************************/

//向HMC写入一个字节数据,失败返回1 成功返回0

u8 Hmc5883WriteReg(u8 regValue,u8 setValue)

{

	u8 res;

    ComStart();                 	//起始信号

    res = ComSendByte(HMC_ADDR);    //发送设备地址+写信号

	if(res)

	{

		#ifdef HMC_DEBUG

		printf("file=%s,func=%s,line=%d\r\n",__FILE__,__FUNCTION__,__LINE__);

		#endif

		return res;

	}

    res = ComSendByte(regValue);    //内部寄存器地址

	if(res)

	{

		#ifdef HMC_DEBUG

		printf("file=%s,func=%s,line=%d\r\n",__FILE__,__FUNCTION__,__LINE__);

		#endif

		return res;

	}

    res = ComSendByte(setValue);    //内部寄存器数据

	if(res)

	{

		#ifdef HMC_DEBUG

		printf("file=%s,func=%s,line=%d\r\n",__FILE__,__FUNCTION__,__LINE__);

		#endif

		return res;

	}

    ComStop();                   	//发送停止信号

	return res;

}

//**************************************

//从I2C设备读取一个字节数据

//**************************************

u8 Hmc5883ReadReg(u8 regAddr,u8* readValue)

{

    u8 res;

    ComStart();                 		//起始信号

    res = ComSendByte(HMC_ADDR);    	//发送设备地址+写信号

	if(res)

	{

		#ifdef HMC_DEBUG

		printf("file=%s,func=%s,line=%d\r\n",__FILE__,__FUNCTION__,__LINE__);

		#endif

		return res;

	}

    res = ComSendByte(regAddr);     	//发送存储单元地址，从0开始

	if(res)

	{

		#ifdef HMC_DEBUG

		printf("file=%s,func=%s,line=%d\r\n",__FILE__,__FUNCTION__,__LINE__);

		#endif

		return res;

	}

    ComStart();                 		//起始信号

    res = ComSendByte(HMC_ADDR+1);  	//发送设备地址+读信号

	if(res)

	{

		#ifdef HMC_DEBUG

		printf("file=%s,func=%s,line=%d\r\n",__FILE__,__FUNCTION__,__LINE__);

		#endif

		return res;

	}

    ComReadByte(readValue);     		//读出寄存器数据

    ComSendNoAck();               		//发送非应答信号

    ComStop();                  		//停止信号

    return res;

}

static void HmcDefaultConfig(void)

{

	Hmc5883WriteReg(HMC_CONFIG_A_REG,HMC_DEFAULT_CONFIGA_VALUE);

	Hmc5883WriteReg(HMC_CONFIG_B_REG,HMC_DEFAULT_CONFIGB_VALUE);

	Hmc5883WriteReg(HMC_MODE_REG,HMC_DEFAULT_MODE_VALUE);

}

//配置HMC drdy引脚中断

void HmcDrdyPinIntInit(void)

{

	EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;

    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

	//GPIOC.7 中断线以及中断初始化配置   下降沿触发

    GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOC,GPIO_PinSource7);

    EXTI_InitStructure.EXTI_Line=EXTI_Line7;

    EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;

    EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;	//下降沿中断

    EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;

    EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);	 	//根据EXTI_InitStruct中指定的参数初始化外设EXTI寄存器

	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI9_5_IRQn;			//使能所在的外部中断通道

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = HMC_DRDY_PreemptionPriority;	//抢占优先级

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = HMC_DRDY_SubPriority;					//子优先级

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;								//使能外部中断通道

    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

}

//对应的外部中断处理函数

void EXTI9_5_IRQHandler()

{

	if(EXTI_GetFlagStatus(EXTI_Line7) == SET)

	{

		EXTI_ClearFlag(EXTI_Line7);

		dataReady = 1;

	}

}

//失败返回1,初始化通过之后基本通讯就没有问题了就可以不再判定通讯结果了

u8 HmcInit(void)

{

    u8 hmcCheckValue = 0x00;

	u8 res = 0;

    Hmc5883IOInit();	//接口初始化

	while(HMC_DRDY == 1);//等待数据引脚正常

	HmcDrdyPinIntInit();//配置中断

    DelayMs(100);

	//验证A识别

    res = Hmc5883ReadReg(HMC_CHEAK_A_REG,&hmcCheckValue);

	if(res)

	{

		#ifdef HMC_DEBUG

		printf("file=%s,func=%s,line=%d\r\n",__FILE__,__FUNCTION__,__LINE__);

		#endif

	}

    if(hmcCheckValue != HMC_CHECKA_VALUE)	//自检通过

    {

        return 1;

    }

	//验证B识别

	res = Hmc5883ReadReg(HMC_CHEAK_B_REG,&hmcCheckValue);

	if(res)

	{

		#ifdef HMC_DEBUG

		printf("file=%s,func=%s,line=%d\r\n",__FILE__,__FUNCTION__,__LINE__);

		#endif

	}

    if(hmcCheckValue != HMC_CHECKB_VALUE)	//自检通过

    {

        return 1;

    }

	//验证C识别

	res = Hmc5883ReadReg(HMC_CHEAK_C_REG,&hmcCheckValue);

	if(res)

	{

		#ifdef HMC_DEBUG

		printf("file=%s,func=%s,line=%d\r\n",__FILE__,__FUNCTION__,__LINE__);

		#endif

	}

    if(hmcCheckValue != HMC_CHECKC_VALUE)	//自检通过

    {

        return 1;

    }

	HmcDefaultConfig();

	//全部验证通过

    return 0;

}

void Hmc5883Reflush(void)

{

    u16 xValue = 0x00,yValue = 0x00,zValue = 0x00;

	u8 temp;

	Hmc5883ReadReg(HMC_XMSB_REG,&temp);

    xValue |= temp;

	xValue <<=8;

	Hmc5883ReadReg(HMC_XLSB_REG,&temp);

	xValue |=  temp;

	Hmc5883ReadReg(HMC_ZMSB_REG,&temp);

	zValue |=  temp;

	zValue <<=8;

	Hmc5883ReadReg(HMC_ZLSB_REG,&temp);

	zValue |=  temp;

	Hmc5883ReadReg(HMC_YMSB_REG,&temp);

	yValue |=  temp;

	yValue <<=8;

	Hmc5883ReadReg(HMC_YLSB_REG,&temp);

	yValue |=  temp;

	hmcValue.hmcXvalue = (s16)xValue;

	hmcValue.hmcYvalue = (s16)yValue;

	hmcValue.hmcZvalue = (s16)zValue;

	hmcValue.hmcAxis = atan2((double)hmcValue.hmcYvalue,(double)hmcValue.hmcXvalue) * (180 / 3.14159265) + 180; // angle in degrees

	#ifdef HMC_DEBUG

	printf("x = %d \t y = %d \t z = %d \t axis = %f\r\n",xValue,yValue,zValue,hmcValue.hmcAxis);

	#endif

}

头文件定义如下(中断有优先级请自行定义)

#ifndef __HMC5883_H_

#define __HMC5883_H_

#include "common.h"

#include "stm32f10x.h"

#include "delay.h"

#include "ioremap.h"

#include "uart.h"

#define HMC_DEBUG	1	//是否输出调试信息

//没有主机改变地址的话地址是可以自动更新的,不过该驱动没有用这个模式

//HMC5883寄存器定义

//寄存器地址定义

#define HMC_CONFIG_A_REG	0X00	//配置寄存器A

//bit0-bit1 xyz是否使用偏压,默认为0正常配置

//bit2-bit4 数据输出速率, 110为最大75HZ 100为15HZ 最小000 0.75HZ

//bit5-bit5每次采样平均数 11为8次 00为一次

#define HMC_CONFIG_B_REG	0X01	//配置寄存器B

//bit7-bit5磁场增益 数据越大,增益越小 默认001

#define HMC_MODE_REG		0X02	//模式设置寄存器

//bit0-bit1 模式设置 00为连续测量 01为单一测量

#define HMC_XMSB_REG		0X03	//X输出结果

#define HMC_XLSB_REG		0X04

#define HMC_ZMSB_REG		0X05	//Z输出结果

#define HMC_ZLSB_REG		0X06

#define HMC_YMSB_REG		0X07	//Y输出结果

#define HMC_YLSB_REG		0X08

#define HMC_STATUS_REG		0X09	//只读的状态

//bit1 数据更新时该位自动锁存,等待用户读取,读取到一半的时候防止数据改变

//bit0 数据已经准备好等待读取了,DRDY引脚也能用

#define HMC_CHEAK_A_REG		0X0A	//三个识别寄存器,用于检测芯片完整性

#define HMC_CHEAK_B_REG		0X0B

#define HMC_CHEAK_C_REG		0X0C

#define HMC_CHECKA_VALUE	0x48	//三个识别寄存器的默认值

#define HMC_CHECKB_VALUE	0x34

#define HMC_CHECKC_VALUE	0x33

//HMC5883地址定义

#define HMC_ADDR          0X3C          //写地址,读地址+1

//HMC5883 初始化宏定义

#define HMC_DEFAULT_CONFIGA_VALUE		0x78	 //75hz 8倍采样 正常配置

#define HMC_DEFAULT_CONFIGB_VALUE		0x00	 //+-0.88GA增益

#define HMC_DEFAULT_MODE_VALUE			0x00     //连续测量模式

#define HMC_ACK_WAIT_TIME	200		//iic通讯时的ack等待时间

//HMC5883驱动结构体定义

typedef struct HMCVALUE

{

	s16 hmcXvalue;

	s16 hmcYvalue;

	s16 hmcZvalue;

	double hmcAxis;

}HMCVALUE;

u8 HmcInit(void);

u8 Hmc5883WriteReg(u8 regValue,u8 setValue);

u8 Hmc5883ReadReg(u8 regAddr,u8* readValue);

void Hmc5883Reflush(void);

extern struct HMCVALUE hmcValue;

extern u8 dataReady;

#endif

引脚连接电路如下

HMC5883L地磁传感器驱动

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