HMC5883L电子指南针罗盘
模块来源
采购链接:
https://detail.tmall.com/item.htm?abbucket=15&id=615355218813&ns=1
HMC5883L资料下载链接:https://pan.baidu.com/s/1DfYH5OQHmD8zj1fMbI6ffg
提取码:8888
规格参数
工作电压:3-5V
消耗电流:最大0.1mA
通讯协议:IIC
测量范围:±1.3-8高斯
供电电压:1.8V (典型)
重量:15g
尺寸大小:3x3x0.9mm
查看资料
HMC5883L是霍尼韦尔采用各向异性磁阻技术开发的磁力计模块。它是一个多芯片模块,充当数字罗盘(电子罗盘模块) ,用于确定方向并测量沿X,Y和Z轴的磁场的大小和方向。HMC5883L模块将磁场转换为3轴引脚上的差分电压输出。与人类不同,机器人和无人机等无人机器无法感知向哪个方向移动,所以它们需要一个传感器来识别方向,这就是磁力计发挥的功能。它们感知磁场并基于该磁场,告诉集成该磁力计设备的方向。因此,可以使用HMC5883L来确定物体的方向。
HMC5883L模块具有两个配置寄存器,配置寄存器A用来配置该装置设置的数据输出速率和测量配置;配置寄存器 B 设置装置的增益。
模式寄存器则是用来设定装置的操作模式,有连续测量模式,单一测量模式和闲置模式等。具体的情况可以查阅HMC5883L数据手册。
配置寄存器A:
- CRA7 :清除后才能使用;
- CRA6 - CRA5 : 采样平均数,默认8次;
- CRA4 - CRA2 : 输出速率,在连续测量模式下使用,默认15Hz;
- CRA1 - CRA0 : 设置XYZ轴正偏压或负偏压,默认00即可。
配置寄存器B:
- CRB7 - CRB5:设置增益位,即多大的值为1高斯,默认1090/高斯,见下图;
- CRB4 - CRB0:清零
模式寄存器:
数据寄存器:
每个轴的数据共16位,存储在两个寄存器(高八位MSB,第八位LSB)。只有把所有寄存器都读取完后,才会清除RDY位和DRDY信号。
状态寄存器:
移植过程
引脚选择
移植至过程
我们的目标是将例程移植至ESP32-S3开发板上。已经为大家提供了完整的驱动代码,按照以下步骤,即可完成移植。
具体新建文件夹和新建c和h文件在 【DHT11温湿度传感器】章节中的1.4.2小节中有详细的教学,这里就不再多说了。
只不过这里我们将文件名 bsp_dht11.c 和 bsp_dht11.h 换成 bsp_hmc5883l.c 和 bsp_hmc5883l.h,文件夹名字改为HMC5883L。
代码写入
接下来将bsp_hmc5883l.c代码编写如下:
/*
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* Change Logs:
* Date Author Notes
* 2023-11-02 LCKFB-yzh first version
*/
#include "HMC5883L.h"
#include "board.h"
#include "math.h"
short HMC_X,HMC_Y,HMC_Z; //HMC5883三轴数据输出
float Angle;
/******************************************************************
* 函 数 名 称:HMC5883L_GPIO_Init
* 函 数 说 明:HMC5883L的引脚初始化
* 函 数 形 参:无
* 函 数 返 回:无
* 作 者:LC
* 备 注:无
******************************************************************/
void HMC5883L_GPIO_Init(void)
{
/* 使能时钟 */
rcu_periph_clock_enable(HMC5883L_RCU_SCL);
rcu_periph_clock_enable(HMC5883L_RCU_SDA);
/* 配置SCL为输出模式 */
gpio_mode_set(HMC5883L_PORT_SCL,GPIO_MODE_OUTPUT,GPIO_PUPD_PULLUP,HMC5883L_PIN_SCL);
/* 配置为推挽输出 50MHZ */
gpio_output_options_set(HMC5883L_PORT_SCL,GPIO_OTYPE_OD,GPIO_OSPEED_50MHZ,HMC5883L_PIN_SCL);
/* 配置SDA为输出模式 */
gpio_mode_set(HMC5883L_PORT_SDA,GPIO_MODE_OUTPUT,GPIO_PUPD_PULLUP,HMC5883L_PIN_SDA);
/* 配置为推挽输出 50MHZ */
gpio_output_options_set(HMC5883L_PORT_SDA,GPIO_OTYPE_OD,GPIO_OSPEED_50MHZ,HMC5883L_PIN_SDA);
gpio_bit_set(HMC5883L_PORT_SCL,HMC5883L_PIN_SCL);
gpio_bit_set(HMC5883L_PORT_SDA,HMC5883L_PIN_SDA);
}
/******************************************************************
* 函 数 名 称:IIC_Start
* 函 数 说 明:IIC起始时序
* 函 数 形 参:无
* 函 数 返 回:无
* 作 者:LC
* 备 注:无
******************************************************************/
void IIC_Start(void)
{
SDA_OUT();
SDA(1);
delay_us(5);
SCL(1);
delay_us(5);
SDA(0);
delay_us(5);
SCL(0);
delay_us(5);
}
/******************************************************************
* 函 数 名 称:IIC_Stop
* 函 数 说 明:IIC停止信号
* 函 数 形 参:无
* 函 数 返 回:无
* 作 者:LC
* 备 注:无
******************************************************************/
void IIC_Stop(void)
{
SDA_OUT();
SCL(0);
SDA(0);
SCL(1);
delay_us(5);
SDA(1);
delay_us(5);
}
/******************************************************************
* 函 数 名 称:IIC_Send_Ack
* 函 数 说 明:主机发送应答或者非应答信号
* 函 数 形 参:0发送应答 1发送非应答
* 函 数 返 回:无
* 作 者:LC
* 备 注:无
******************************************************************/
void IIC_Send_Ack(unsigned char ack)
{
SDA_OUT();
SCL(0);
SDA(0);
delay_us(5);
if(!ack) SDA(0);
else SDA(1);
SCL(1);
delay_us(5);
SCL(0);
SDA(1);
}
/******************************************************************
* 函 数 名 称:I2C_WaitAck
* 函 数 说 明:等待从机应答
* 函 数 形 参:无
* 函 数 返 回:0有应答 1超时无应答
* 作 者:LC
* 备 注:无
******************************************************************/
unsigned char I2C_WaitAck(void)
{
char ack = 0;
unsigned char ack_flag = 10;
SCL(0);
SDA(1);
SDA_IN();
delay_us(5);
SCL(1);
delay_us(5);
while( (SDA_GET()==1) && ( ack_flag ) )
{
ack_flag--;
delay_us(5);
}
if( ack_flag <= 0 )
{
IIC_Stop();
return 1;
}
else
{
SCL(0);
SDA_OUT();
}
return ack;
}
/******************************************************************
* 函 数 名 称:Send_Byte
* 函 数 说 明:写入一个字节
* 函 数 形 参:dat要写人的数据
* 函 数 返 回:无
* 作 者:LC
* 备 注:无
******************************************************************/
void Send_Byte(uint8_t dat)
{
int i = 0;
SDA_OUT();
SCL(0);//拉低时钟开始数据传输
for( i = 0; i < 8; i++ )
{
SDA( (dat &0x80)>>7 );
delay_us(1);
SCL(1);
delay_us(5);
SCL(0);
delay_us(5);
dat<<=1;
}
// I2C_WaitAck();
}
/******************************************************************
* 函 数 名 称:Read_Byte
* 函 数 说 明:IIC读时序
* 函 数 形 参:无
* 函 数 返 回:读到的数据
* 作 者:LC
* 备 注:无
******************************************************************/
unsigned char Read_Byte(void)
{
unsigned char i,receive=0;
SDA_IN();//SDA设置为输入
for(i=0;i<8;i++ )
{
SCL(0);
delay_us(5);
SCL(1);
delay_us(5);
receive<<=1;
if( SDA_GET() )
{
receive|=1;
}
delay_us(5);
}
SCL(0);
return receive;
}
/******************************************************************
* 函 数 名 称:Write_HMC5883
* 函 数 说 明:单个字节写入寄存器
* 函 数 形 参:无
* 函 数 返 回:1-失败 0-成功
* 作 者:LC
* 备 注:无
******************************************************************/
uint8_t Write_HMC5883(uint8_t Slave_Address, uint8_t Register_Address, uint8_t Register_Data)
{
IIC_Start();
Send_Byte(Slave_Address);//发送设备地址
if(I2C_WaitAck()) //等待应答
{
IIC_Stop();
return 1;
}
Send_Byte(Register_Address); //写寄存器地址
I2C_WaitAck(); //等待应答
Send_Byte(Register_Data); //发送数据
if(I2C_WaitAck()) //等待ACK
{
IIC_Stop();
return 1;
}
IIC_Stop();
return 0;
}
/******************************************************************
* 函 数 名 称:Read_HMC5883
* 函 数 说 明:读取单个字节数据
* 函 数 形 参:Address IIC从机地址
* 函 数 返 回:读到的数据
* 作 者:LC
* 备 注:无
******************************************************************/
uint8_t Read_HMC5883(uint8_t Slave_Address, uint8_t Register_Address)
{
static uint8_t Res_Data = 0;
IIC_Start();
Send_Byte(Slave_Address);//0X3C
I2C_WaitAck(); //等待应答
Send_Byte(Register_Address); //寄存器地址
I2C_WaitAck(); //等待应答
IIC_Start();
Send_Byte(Slave_Address + 1);//0X3D
I2C_WaitAck(); //等待应答
Res_Data=Read_Byte();//读取数据,
IIC_Send_Ack(1); // 发送nACK
IIC_Stop(); //产生一个停止条件
return Res_Data;
}
//初始化HMC5883,根据需要请参考pdf进行修改****
void HMC5883_Init()
{
HMC5883L_GPIO_Init() ;
Write_HMC5883(HMC5883_ADDR, 0X00, 0X58); //写寄存器A,30Hz数据输出、采样平均数0
Write_HMC5883(HMC5883_ADDR, 0X01, 0X40); //写寄存器B,传感器量程+-0.88Ga、增益1370高斯
Write_HMC5883(HMC5883_ADDR, 0X02, 0X00); //写寄存器C,连续数据输出
}
/******************************************************************
* 函 数 名 称:HMC5883_Get_Angle
* 函 数 说 明:获得Angle数据
* 函 数 形 参:无
* 函 数 返 回:获得的数据
* 作 者:LC
* 备 注:无
******************************************************************/
void HMC5883_Get_Angle(void)
{
uint8_t i ;
short Recive_Data[] ; //store temperary data
HMC5883_Init() ;
delay_ms(20);
for(i=0; i<6; i++)
{
Recive_Data[] = Read_HMC5883(HMC5883_ADDR, i+3) ; //get data
delay_ms(20);
}
HMC_X = Recive_Data[]<<8 | Recive_Data[];//Combine MSB and LSB of X Data output register
HMC_Z = Recive_Data[]<<8 | Recive_Data[];//Combine MSB and LSB of Z Data output register
HMC_Y = Recive_Data[]<<8 | Recive_Data[];//Combine MSB and LSB of Y Data output register
Angle= atan2((double)HMC_Y,(double)HMC_X) * (180 / 3.14159265) + 180; // angle in degrees
}
/* 再通过角度范围判断,赋值相应的枚举值 */
char *Get_Direction(void)
{
HMC5883_Get_Angle();
char *dir[] = {"NE","E","SE","S","SW","W","NW","N"};
if (Angle >= 22 && Angle <= 67) {
return dir[];
} else if (Angle >= 68 && Angle <= 111) {
return dir[];
} else if (Angle >= 112 && Angle <= 157) {
return dir[];
} else if (Angle >= 158 && Angle <= 201) {
return dir[];
} else if (Angle >= 202 && Angle <= 247) {
return dir[];
} else if (Angle >= 248 && Angle <= 291) {
return dir[];
} else if (Angle >= 292 && Angle <= 337) {
return dir[];
} else {
return dir[];
}
return 0;
}
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bsp_hmc5883l.h代码编写如下:
/*
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*/
#ifndef __HMC5883L_H__
#define __HMC5883L_H__
#include "gd32f4xx.h"
#define HMC5883L_RCU_SCL RCU_GPIOB
#define HMC5883L_RCU_SDA RCU_GPIOB
#define HMC5883L_PORT_SCL GPIOB
#define HMC5883L_PORT_SDA GPIOB
#define HMC5883L_PIN_SCL GPIO_PIN_6
#define HMC5883L_PIN_SDA GPIO_PIN_7
//设置SDA输出模式
#define SDA_OUT() gpio_mode_set(HMC5883L_PORT_SDA,GPIO_MODE_OUTPUT,GPIO_PUPD_PULLUP,HMC5883L_PIN_SDA)
//设置SDA输入模式
#define SDA_IN() gpio_mode_set(HMC5883L_PORT_SDA,GPIO_MODE_INPUT,GPIO_PUPD_PULLUP,HMC5883L_PIN_SDA)
//获取SDA引脚的电平变化
#define SDA_GET() gpio_input_bit_get(HMC5883L_PORT_SDA,HMC5883L_PIN_SDA)
//SDA与SCL输出
#define SDA(x) gpio_bit_write(HMC5883L_PORT_SDA,HMC5883L_PIN_SDA, (x?SET:RESET))
#define SCL(x) gpio_bit_write(HMC5883L_PORT_SCL,HMC5883L_PIN_SCL, (x?SET:RESET))
extern short HMC_X,HMC_Y,HMC_Z; //HMC5883三轴数据输出
extern float Angle;
/* read addr*/
#define HMC5883_ADDR 0X3C
/*-------------------------------------------------------------
IIC地址:0X3C
配置寄存器A:0X00 (用于配置该装置设置的数据输出速率和测量配置)
配置寄存器B: 0X01 (用于设置装置的增益)
模式寄存器: 0X02 (用来设定装置的操作模式)
---------------------------------------------------------------*/
void HMC5883L_GPIO_Init(void);
uint8_t Write_HMC5883(uint8_t Slave_Address, uint8_t Register_Address, uint8_t Register_Data);
uint8_t Read_HMC5883(uint8_t Slave_Address, uint8_t Register_Address);
void HMC5883_Init();
void HMC5883_Get_Angle(void);
char *Get_Direction(void);
#endif
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移植验证
在main.c中编写以下代码。
/*
* 立创开发板软硬件资料与相关扩展板软硬件资料官网全部开源
* 开发板官网:www.lckfb.com
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* 立创论坛:club.szlcsc.com
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* Change Logs:
* Date Author Notes
* 2023-11-02 LCKFB-yzh first version
*/
#include "board.h"
#include "HMC5883L.h"
int main(void)
{
board_init();
usart_gpio_config(115200U);
HMC5883L_GPIO_Init();
while (1)
{
printf("Angle = %s\r\n",Get_Direction());
delay_ms(1000);
}
}
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