HMC5883 Компас

[Easyrider83]

Нашел на просторах интернет-аукциона интересный чип. Это интегральный компас с интерфейсом I2c и точностью 1-2 градуса. Описание прилагаю.
Купить можно отдельно чип по цене $4.45, а так же и готовую плату не на много дороже.

В этой теме будем разбираться, как с ним работать. Для продвинутых товарищей тема особого интереса не представляет и уж тем более не обойдется без жгучих издевок Станислава. Но все же.
Итак, для запуска нам понадобится работать с переферией I2c. Мне было проще прилепить самодельную плату на демоборд с ARM STM32F103VC на борту. Кому-то будет сподручнее PIC. Существует вероятность так же появления в теме ярых фанатов Меги. Так что уровень интерфейса мы опустим и сразу перейдем к протоколу.
Итак, в данном чипе используется как класическая адресация к нужному регистру при помощи указателя, так и быстрый доступ сразу с интересующих нас данных. При первом включении надо убедится, что микросхема подключена правильно и интерфейс работает исправно. Для этого надо прочитать содержимое регистров идентификации чипа. Сделать это можно классическим образом - через указатель.
- I2c START
- I2c address 0x3C (write)
- I2c Send Byte 0x10 //указатель на первый ID регистр А
- I2c Repeat START
- I2c Read Byte + ACK //читаем содержимое ID-A
- I2c Read Byte + ACK //читаем содержимое ID-B
- I2c Read Byte + NACK //читаем содержимое ID-C
- I2c STOP
Сравниваем с мануалом. Должно получится 0x48, 0x34, 0x33.
Если получилось, идем дальше. Начальная конфигурация.
Для начальной конфигурации достаточно записать в регистр MODE значение 0x00. После этого чип начинает работать. Настройки по-умолчанию вполне годятся для большинства задач.
Для STM32 код выглядит так:

unsigned char I2C_Write_Byte (I2C_TypeDef* I2Cx, unsigned char i2c_address, unsigned char i2c_pointer, unsigned char data)
{
	while(I2C_GetFlagStatus(I2Cx, I2C_FLAG_BUSY));	
	I2C_GenerateSTART (I2Cx, ENABLE);
	while(!I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));  
	I2C_Send7bitAddress(I2Cx, i2c_address, I2C_Direction_Transmitter);
	while(!I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED));
	I2C_SendData(I2Cx, i2c_pointer);
	while(!I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));
	I2C_SendData(I2Cx, data);
	while(!I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));
	I2C_GenerateSTOP(I2Cx, ENABLE);
	delay_ms(5);
	return 0;
}

Код не самый оптимальный. В том плане, что если сигнала ACK не последует, программа зависнет в вечном ожидании. Но для начала сгодится.
Дальше нужно дождаться данных. Для этого можно либо подождать фиксированное время, либо дождаться логической единички на пине RDY, но я предпочитаю опрашивать бит RDY(0) STATUS регистр на предмет готовности.
Как я уже писал, данные принимаются по упрощенному алгоритму.

- I2c START
- I2c address 0x3D (read)
- I2c read + ACK x5 раз
- I2c read + NACK х1 раз
- I2c STOP
В итоге имеем 6 байт. Старший и младший байты координаты Х. Далее Z и Y.
Далее, при помощи тригонометрии можно получить угол. Это я рассмотрю в следующий раз. В принципе, примеры под ардуино свободно гуглятся.
Свои коды так же прилагаю кому интересно.
Микросхема интересная, призываю участников к обсуждению.
Надеюсь, на следующей неделе допишу анимацию и выложу видео.

[michail777]

Подойдет ли твоя программа на STM32F103VET6, и если нет что надо будет поменять?

[vla-serenkov]

Собирал компас на магнитомодуляционных датчиках по техзаданию. Необходимая точность плюс-минус 1 градус и оказалось:
1. Заявленная точность зависит в худшую сторону от самого магнитного поля Земли, которое пульсирует с амплитудой до нескольких процентов. Спектр частот до килогерца. Магнитные бури это как раз про этот случай.
2. Двухкоординатный магнитометр будет иметь ещё большую погрешность из-за аппаратной погрешности, вызванной промежутком времени между отсчётами, во время которых амплитуда и вектор магнитного поля будут уже другими.
3. Разработку нужно проводить с учётом требований метрологии. Наладку-калибровку проводить на стенде, где магнитное поле постоянно по амплитуде и направлению.
4. Элементы электроники практически могут намагничиваться и вносят дополнителную погрешность. Их нужно проверять на восприимчивость к магнитному полю при помощи магнита. Например, выводы микросхем и транзисторов намагничиваются и вносят дополнителную погрешность.

[aalleexxaa]

напишу и в этой теме: датчик подключаю, настройки устанавливаю согласно даташита, удачно считываю Identification register A,B,C. т.е. Работа по I2C правильная, данные получаю корректные. Теперь задам вопрос по получению данных по координатам осей: на плате нарисованы X и Y стрелочки, Z - точка. Стрелкой X направляю примерно на север. С платы получаю только данные без математики и обработки. 255-167-255-67-0-1. Согласно даташиту, данные считываются как X,Z,Y. Здесь: x[0]=255, x[1]=167, z[0]=255, z [1]=67, y[0]=0, y[1]=1. Стоит чуть повернуть плату (ось вращения совпадает с осью X) и данные искажаются x[0]=255, x[1]=167, z[0]=255, z[1]=67, y[0]=255, y[1]=254. Далее попытаемся сосчитать угол x=255*256+167=65447 y=255*256+254=65534 Однако согласно даташита значение X,Y,Z должно лежать в пределах 0x07FF‹значение‹0xF800
(2047‹значение‹63488 ) где что у меня не так? Далее при повороте с юга на восток изменяется значения только младших байтов X и Y. Правильно ли это?

[Easyrider83]

Я поэтому и больше не мучился с этим компасом, что начал получать с него значения, которые мне ни о чем не говорили ))

[Alecsej]

X,Y,Z должно лежать в пределах 0x07FF‹значение‹0xF800
(2047‹значение‹63488 )

что не есть верно.
0x07FF‹значение‹0xF800 в переводе в знаковый
2047 ... -2048

[aalleexxaa]

тогда, по моей полученной строке, значения лежат в пределах -255..255
а где скрываются другие значения +-1790?

[akegor]

Не смотрел конкретно, но, обычно, повышенная разрядность результата измерений настраивается, а по умолчанию - 8 бит. Посмотрите в ДШ.

[aalleexxaa]

может кто скинуть свои конкретные данные, которые получаете в зависимости от напарвления (хотя бы по четырем сторонам света) с модуля без расчетов с описанием настроек регистров, которые используете?
используете ли вы magnetic declination при корректировке угла направления, как это используется в библиотеке для ardunio?

[Alecsej]

тогда, по моей полученной строке, значения лежат в пределах -255..255
а где скрываются другие значения +-1790?

По умолчанию диапазон +/- 1.3 гаусс, 1092 разряда на гаусс.
Для средних широт напряженность магнитного поля Земли .5 Га, так что должно получатся примерно -512 ... 512.

Не смотрел конкретно, но, обычно, повышенная разрядность результата измерений настраивается, а по умолчанию - 8 бит. Посмотрите в ДШ.

а разрядность там всегда одна 12 бит.