2.62 AS5600 磁性编码器模块（来自 W 的贡献）

2.62.1 模块来源

采购链接： https://m.tb.cn/h.54IVjIZ?tk=KnfpdA3exND 资料下载：（基于该模块的资料，百度云链接等） 链接：https://pan.baidu.com/s/1QGhOSZKCzpOejOFSlV5NPQ?pwd=aefv 提取码：aefv

**实物展示图**

2.62.2 规格参数

工作电压：3.3v-5v工作电流：6.5mA通信方式：IIC、PWM引脚数量：7 Pin（2.54mm 间距排针）其余外设：径向磁铁

相关数据手册

2.62.3 模块原理

AS5600 磁编码器内部包含一个磁场传感器和一个磁场发生器。磁场发生器产生一个磁场,而磁场传感器检测磁场的变化。当磁场发生器旋转或移动时,磁场传感器会检测到磁场的变化,并将其转换为电信号输出。通过对这些电信号进行处理,可以确定磁场发生器的位置,从而确定旋转角度或线性位移。

2.62.4 移植工程

本次工程基于梁山派基本工程模板，使用 IIC 通信实现读取磁铁旋转角度的功能。

2.62.4.2 移植步骤

IIC 通信头文件及宏文件定义

根据 IIC 通信模板，在 bsp_IIC.c 文件中添加如下代码

/********************************************************************************
   * 测试硬件：立创·梁山派开发板GD32F470ZGT6    使用主频240Mhz    晶振25Mhz
   * 版 本 号: V1.0
   * 修改作者: 普烈
   * 修改日期: 2023年09月19日
   * 功能介绍: 移植AS5600磁性编码器模块
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 *********************************************************************************/
//bsp_IIC.c文件

#include "bsp_IIC.h"
#include "systick.h"
#include "bsp_usart.h"

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：iic_gpio_config
 * 函 数 说 明：初始化IIC通信
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：立创开发板
 * 备       注：无
******************************************************************/

void iic_gpio_config(void)
{
/* 使能时钟 */
rcu_periph_clock_enable(RCU_SCL);
rcu_periph_clock_enable(RCU_SDA);

/* 配置SCL为输出模式 */
gpio_mode_set(PORT_SCL,GPIO_MODE_OUTPUT,GPIO_PUPD_PULLUP,GPIO_SCL);
/* 配置为开漏输出 50MHZ */
gpio_output_options_set(PORT_SCL,GPIO_OTYPE_OD,GPIO_OSPEED_50MHZ,GPIO_SCL);

/* 配置SDA为输出模式 */
gpio_mode_set(PORT_SDA,GPIO_MODE_OUTPUT,GPIO_PUPD_PULLUP,GPIO_SDA);
/* 配置为开漏输出 50MHZ */
gpio_output_options_set(PORT_SDA,GPIO_OTYPE_OD,GPIO_OSPEED_50MHZ,GPIO_SDA);
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：IIC_Start
 * 函 数 说 明：发送一个IIC起始信号
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：立创开发板
 * 备       注：无
******************************************************************/
void IIC_Start(void)
{
    SDA_OUT();//设置SDA为输出模式
    SDA(1);
    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：发送一个IIC结束信号
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：立创开发板
 * 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：发送一个IIC应答信号
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：立创开发板
 * 备       注：无
******************************************************************/
void IIC_Send_Ack(void)
{
    SDA_OUT();
    SCL(0);
    SDA(1);
    SDA(0);
    SCL(1);
    delay_us(5);
    SCL(0);
    SDA(1);
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：IIC_Send_Nack
 * 函 数 说 明：发送一个IIC非应答信号
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：立创开发板
 * 备       注：无
******************************************************************/
void IIC_Send_Nack(void)
{
    SDA_OUT();
    SCL(0);
    SDA(0);
    SDA(1);
    SCL(1);
    delay_us(5);
    SCL(0);
    SDA(0);
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：IIC_Wait_Ack
 * 函 数 说 明：发送一个IIC等待应答信号
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：应答返回0 非应答返回1
 * 作       者：立创开发板
 * 备       注：无
******************************************************************/
unsigned char IIC_Wait_Ack(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);
    }

    //非应答
    if( ack_flag <= 0 )
    {
            IIC_Stop();
            return 1;
    }
    else//应答
    {
            SCL(0);
            SDA_OUT();
    }
    return ack;
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：IIC_Send_Byte
 * 函 数 说 明：通过IIC发送一个字节
 * 函 数 形 参：一个8位字节
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：立创开发板
 * 备       注：无
******************************************************************/
//发送一个字节
void IIC_Send_Byte(uint8_t dat)
{
    int i = 0;
    SDA_OUT();
    SCL(0);
    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;
    }
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：IIC_Read_Byte
 * 函 数 说 明：接收一个字节
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：立创开发板
 * 备       注：无
******************************************************************/
unsigned char IIC_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;
        }
    }
    SCL(0);
    return receive;
}

在 bsp_IIC.h 文件中添加如下代码

/********************************************************************************
   * 测试硬件：立创·梁山派开发板GD32F470ZGT6    使用主频240Mhz    晶振25Mhz
   * 版 本 号: V1.0
   * 修改作者: 普烈
   * 修改日期: 2023年09月19日
   * 功能介绍: 移植AS5600磁性编码器模块
   ******************************************************************************
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 *********************************************************************************/
//bsp_IIC.h 宏定义文件
#ifndef _BSP_IIC_H
#define _BSP_IIC_H

#include "gd32f4xx.h"
#include "systick.h"


//SDA端口移植
#define         RCU_SDA                 RCU_GPIOB
#define         PORT_SDA                 GPIOB
#define         GPIO_SDA                 GPIO_PIN_9
//SCL端口移植
#define         RCU_SCL                 RCU_GPIOB
#define         PORT_SCL                 GPIOB
#define         GPIO_SCL                 GPIO_PIN_8

//设置SDA输出模式
#define SDA_OUT()   gpio_mode_set(PORT_SDA,GPIO_MODE_OUTPUT,GPIO_PUPD_PULLUP,GPIO_SDA)

//设置SDA输入模式
#define SDA_IN()        gpio_mode_set(PORT_SDA,GPIO_MODE_INPUT,GPIO_PUPD_PULLUP,GPIO_SDA)

//获取SDA引脚的电平变化
#define SDA_GET()        gpio_input_bit_get(PORT_SDA,GPIO_SDA)

//SDA与SCL输出
#define SDA(x)    gpio_bit_write(PORT_SDA,GPIO_SDA, (x?SET:RESET) )
#define SCL(x)    gpio_bit_write(PORT_SCL,GPIO_SCL, (x?SET:RESET) )

void iic_gpio_config(void);
void AS5600_receive_data(void);

#endif

** 阅读手册，确定通信方式**

根据官方手册 P17，可以看到读取数据的通信方式如下

总结一下与传感器端和梁山派之间数据传输的顺序：

1：梁山派发送一个起始信号；传感器接收到一个起始信号；

2、3：梁山派向传感器的通信地址 0110110 写入一个 0，写作 10 进制为 0x36<<1；传感器接收到这个值；

4：梁山派等待接收传感器的应答信号；传感器接收到值后发送一个应答信号；

5：梁山派向传感器发送需要读取的储存器地址 0x0c，具体参考手册第 18 页；

6：梁山派发送地址之后，等待传感器应答；传感器接收到储存器地址之后，发送一个应答信号；

7：梁山派重新发送一个起始信号；传感器等待接收下一个起始信号；

8、9：梁山派向传感器的通信地址 0110110 写入一个 1，写作 10 进制为(0x36<<1)+1；传感器接收这个值

10：梁山派等待接收传感器的应答信号；传感器接收到值后发送一个应答信号；

11：梁山派接收传感器数据；传感器发送角度储存器中的数据；

12：梁山派接收数据后发送一个应答信号；传感器接收到应答信号后发送下一个数据；

......

15：最后一个数据传输完毕后，传感器会发送一个非应答信号；梁山派终止通信

编写代码，完成数据读取函数

在 bsp_IIC.c 文件中添加以下函数，并在 bsp_IIC.h 中进行宏定义

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：AS5600_receive_data
 * 函 数 说 明：与设备进行连接，接收一串数据
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：普烈
 * 备       注：无
******************************************************************/
void AS5600_receive_data(void)
{
        uint8_t data_msb = 0;
        uint8_t data_lsb = 0;
        uint8_t ck = 0;
        uint16_t data = 0;

        IIC_Start();//1：发送起始信号
        IIC_Send_Byte(0x36<<1);        // 2、3：梁山派向传感器的通信地址0110110写入一个0
        IIC_Wait_Ack();                // 4：梁山派等待接收传感器的应答信号

        IIC_Send_Byte(0x0c);           // 5：梁山派向传感器发送需要读取的储存器地址0x0c
        IIC_Wait_Ack();                // 6：梁山派发送地址之后，等待传感器应答；

        IIC_Start();                   // 7：梁山派重新发送一个起始信号；
        IIC_Send_Byte((0x36<<1)+1);    // 8、9：梁山派向传感器的通信地址0110110写入一个1
        IIC_Wait_Ack();                // 10：梁山派等待接收传感器的应答信号；

        /*
            AS5600的角度信息在传输时会将数据分为高位、低位传输，所以角度信息需要读取两次
            在传输完角度信息之后，会再发送一个校验位，所以需要再读取一次
        */
        data_msb = IIC_Read_Byte();// 读取第一个字节：角度数据高位
        IIC_Send_Ack();            // 发送应答
        data_lsb = IIC_Read_Byte();// 读取第二个字节：角度数据低位
        IIC_Send_Ack();            // 发送应答
        ck = IIC_Read_Byte();      // 读取第三个字节：校验位
        IIC_Stop();                // 停止通信

        // 将高位字符左移8位后加上低位字符，组合成完整角度信息
        data = (data_msb<<8)+data_lsb;

        // 因为AS5600的精度是12位，所以传感器传输的值范围为0-4095
        // 所以将 data/4095.0*360.0 得到0-360的角度信息
        printf("data:%.4f\r\n",data/4095.0*360.0);

}

2.62.5 移植验证

/********************************************************************************
   * 测试硬件：立创·梁山派开发板GD32F470ZGT6    使用主频240Mhz    晶振25Mhz
   * 版 本 号: V1.0
   * 修改作者: 普烈
   * 修改日期: 2023年09月19日
   * 功能介绍: 移植AS5600磁性编码器模块
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   * 梁山派软硬件资料与相关扩展板软硬件资料官网全部开源
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   * 其余模块移植手册：https://dri8c0qdfb.feishu.cn/docx/EGRVdxunnohkrNxItYTcrwAnnHe
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 #include "gd32f4xx.h"
#include "systick.h"
#include <stdio.h>
#include "main.h"
#include "bsp_led.h"
#include "sys.h"
#include "bsp_usart.h"
#include "bsp_key.h"
#include "bsp_base_timer.h"
#include "bsp_pwm.h"
#include "stdlib.h"
#include "string.h"
#include "bsp_IIC.h"



/*!
    \brief    toggle the led every 500ms
    \param[in]  none
    \param[out] none
    \retval     none
*/


/*!
    \brief    main function
    \param[in]  none
    \param[out] none
    \retval     none
*/
int main(void)
{
  systick_config(); // 初始化时钟
  usart_gpio_config(115200U); // 初始化串口通信

  iic_gpio_config(); // 初始化IIC通信
  delay_1ms(100); // 等待100ms，等待通信完成初始化
  while(1) {
      AS5600_receive_data(); // 调用函数
      delay_1ms(100); // 等待100ms
  }
}

案例现象：

打开串口检测软件，当磁铁顺时针旋转时，角度数值增大，逆时针旋转时角度数值减小。

PS：视频中旋转的是带有径向磁铁的电机，为保证数据准确，请保证磁铁与编码器的位置相对固定。

移植成功示例工程，见下方文件 。