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

#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

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)

启动IIC传输：

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

停止IIC传输：

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

发送一个字节：

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

接收一个字节：

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

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();
 }

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[]; //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=;i<;i++)        //前5次读取发送应答信号
{
XYZ_Data[i]=_iic_ReadByte();
}
XYZ_Data[] =_iic_ReadByte();  //不应答
_iic_Stop();
return atan2( (double)((int16_t)((XYZ_Data[Ymsb]<<)+XYZ_Data[Ylsb]) ),(double)((int16_t)((XYZ_Data[Xmsb]<<)+XYZ_Data[Xlsb])))*(/3.14159265)+;       //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）。

（完）