地磁传感器（学习笔记上）

时间：2024-10-27 10:58:25

在咱们地磁传感器里的开发板：

开发板上的地磁传感器型号是QMC5883L，它也是使用I2C与ESP32通信，I2C地址为0X0D。这个项目，我们使用地磁传感器QMC5883L计算方位角，最终，把开发板放平到桌子上，旋转开发板一周，输出0~359°的数值到串口终端

在这个项目里，我们首先写的是编写QMC5883L驱动程序，我们还是使用sample project作为模板，我们复制esp-idf-v5.1.3\examples\get-started\sample_project这个工程到我们的实验文件夹，然后把这个文件夹的名称修改为azimuth，azimuth是方位角的意思哈，在VSCode软件，然后打开azimuth文件夹

第一步还像我们往常一样，我们先打开azimuth工程目录下的CMakeList.txt文件，修改工程的名称为azimuth，然后保存关闭此文件

project(azimuth)

在这个项目中我们需要用到I2C通信，现在我们把温湿度例程里面的myi2c.h和myi2c.c文件复制到Attitude工程中的main目录下，这个是在电脑上完成复制和粘贴

我们点开main目录下的CMakeLists.txt文件，可以看到myi2c.c文件已经添加到编译路径，然后我们在main目录下新建2个文件，分别是qmc5883l.c和qmc5883l.h文件

idf_component_register(SRCS "myi2c.c" "main.c"
                    INCLUDE_DIRS ".")

然后我们再点开main目录下的CMakeLists.txt文件，确认一下qmc5883l.c文件有没有被添加到路径

idf_component_register(SRCS "qmc5883l.c" "myi2c.c" "main.c"
                    INCLUDE_DIRS ".")

点击打开qmc5883l.h文件，在最上面添加#pragma once

#pragma once

点击打开qmc5883l.c文件，在最上面添加包含qmc5883l.h文件

#include "qmc5883l.h"

点击打开main.c文件，添加头文件

#include "myi2c.h"
#include "qmc5883l.h"

在app_main函数中，先调用I2C初始化函数

void app_main(void)
{
    ESP_ERROR_CHECK(i2c_master_init());
    ESP_LOGI(TAG, "I2C initialized successfully");
}

函数里使用到了ESP_LOGI，需要包含esp_log.h头文件

#include "esp_log.h"

还需要给ESP_LOGI里面的TAG定义一下

static const char *TAG = "MAIN";

接下来，开始写qmc5883l的驱动函数，我们先写两个读取qmc5883l寄存器的函数和写入qmc5883l寄存器的函数。写入函数用于配置传感器的参数，读取函数用于读取传感器的寄存器数据，例如ID号，状态等。把这两个函数放到qmc5883l.c文件中

esp_err_t qmc5883L_register_read(uint8_t reg_addr, uint8_t *data, size_t len)
{
    return i2c_master_write_read_device(I2C_MASTER_NUM, QMC5883L_SENSOR_ADDR,  &reg_addr, 1, data, len, I2C_MASTER_TIMEOUT_MS / portTICK_PERIOD_MS);
} //该函数返回一个 esp_err_t 类型的错误码，表示操作是否成功,reg_addr: 要读取的寄存器地址,data: 用于存储读取数据的缓冲区指针,len: 要读取的数据长度（字节数）
//i2c_master_write_read_device 函数实现读取操作;I2C_MASTER_NUM: I2C总线编号
//QMC5883L_SENSOR_ADDR: QMC5883L传感器的I2C地址;&reg_addr: 要读取的寄存器地址
//1: 寄存器地址的长度（1字节）;data: 用于存储读取数据的缓冲区指针
//len: 要读取的数据长度（字节数）;I2C_MASTER_TIMEOUT_MS / portTICK_PERIOD_MS: I2C操作的超时时间


esp_err_t qmc5883L_register_write_byte(uint8_t reg_addr, uint8_t data)//该函数返回一个 esp_err_t 类型的错误码，表示操作是否成功;reg_addr: 要写入的寄存器地址;data: 要写入寄存器的数据
{
    uint8_t write_buf[2] = {reg_addr, data};

    return i2c_master_write_to_device(I2C_MASTER_NUM, QMC5883L_SENSOR_ADDR, write_buf, sizeof(write_buf), I2C_MASTER_TIMEOUT_MS / portTICK_PERIOD_MS);
}
//i2c_master_write_to_device 函数实现写入操作;I2C_MASTER_NUM: I2C总线编号
//QMC5883L_SENSOR_ADDR: QMC5883L传感器的I2C地址;write_buf: 包含寄存器地址和数据的缓冲区
//write_buf[0] = reg_addr: 寄存器地址;write_buf[1] = data: 要写入的数据
//sizeof(write_buf): 缓冲区的长度（2字节）;I2C_MASTER_TIMEOUT_MS / portTICK_PERIOD_MS: I2C操作的超时时间

然后我们在qmc5883l.c文件中添加这两个函数需要的头文件

#include "driver/i2c.h"
#include "myi2c.h"

函数里面用到了QMC5883L_SENSOR_ADDR，我们在qmc5883l.h文件中定义一下

#define  QMC5883L_SENSOR_ADDR    0x0D

接下来，我们需要写一个qmc5883l初始化函数，用于读取ID号，配置加速度、陀螺仪范围等参数。这个函数涉及到了qmc5883l的寄存器，所以我们先用枚举类型定义寄存器，放到qmc5883l.h文件中

enum qmc5883l_reg
{
    QMC5883L_XOUT_L,
    QMC5883L_XOUT_H,
    QMC5883L_YOUT_L,
    QMC5883L_YOUT_H,
    QMC5883L_ZOUT_L,
    QMC5883L_ZOUT_H,
    QMC5883L_STATUS,
    QMC5883L_TOUT_L,
    QMC5883L_TOUT_H,
    QMC5883L_CTRL1,
    QMC5883L_CTRL2,
    QMC5883L_FBR,
    QMC5883L_CHIPID = 13
};

结合QMC5883L的数据手册中的寄存器定义表格，写出这个枚举定义。枚举类型的第一个值默认是0，和寄存器XOUT_L的地址一样，所以不用标出，然后依次递增，遇到地址不连续的寄存器地址时，单独标出，最后的结果如上代码所示

接下来写qmc5883l初始化函数到qmc5883l.c文件

void qmc5883l_init(void)
{
    uint8_t id = 0; //用于存储从传感器读取的ID值

    qmc5883L_register_read(QMC5883L_CHIPID, &id ,1); //读取QMC5883L传感器的ID寄存器，并将结果存储在 id 变量中
    while (id != 0xff)  // 确定ID号是否正确
    {
        vTaskDelay(1000 / portTICK_PERIOD_MS); //延迟1000毫秒（1秒），然后再次读取ID
        qmc5883L_register_read(QMC5883L_CHIPID, &id ,1); //再次读取ID寄存器
    }
    ESP_LOGI(TAG, "QMC5883L OK!"); //如果ID值正确（等于0xff），打印一条信息，表示传感器初始化成功
    qmc5883L_register_write_byte(QMC5883L_CTRL2, 0x80); // 复位芯片 
    vTaskDelay(10 / portTICK_PERIOD_MS); //延迟10毫秒，等待复位完成
    qmc5883L_register_write_byte(QMC5883L_CTRL1, 0x05); //Continuous模式 50Hz 
    qmc5883L_register_write_byte(QMC5883L_CTRL2, 0x00);  //向控制寄存器2写入0x00，清除复位标志
    qmc5883L_register_write_byte(QMC5883L_FBR, 0x01);  //向滤波器带宽寄存器写入0x01，配置滤波器带宽
}

初始化函数里面，首先读取qmc5883l的ID号，如果不正确，就继续读，如果正确，往下执行。确定qmc5883l没有问题，先复位芯片，然后进行配置。CTRL1，配置成了连续采集模式，输出速率50Hz。CTRL2，可以用来配置是否复位以及数据读取方式。FBR寄存器，数据手册推荐写入0x01

函数里面用到了ESP_LOGI，用来输出信息，这里的TAG，需要定义。我们把这个TAG定义，放到qmc5883l.c文件中的包含头文件的下面

static const char *TAG = "QMC5883L";

函数里面使用了freeRTOS的延时函数，所以需要包含freeRTOS头文件，放到qmc5883l.c文件中

#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/task.h"

函数里面也用到了ESP_LOGI，所以还需要添加log头文件

#include "esp_log.h"

现在我们把这个函数的声明写到qmc5883l.h文件

extern void qmc5883l_init(void);

接下来我们在main.c文件中的app_main函数中调用这个初始化函数

void app_main(void)
{
    ESP_ERROR_CHECK(i2c_master_init());
    ESP_LOGI(TAG, "I2C initialized successfully");

    qmc5883l_init();
}

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