基于STM32的三轴数字罗盘HMC5883L模块的测试方案
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
#definer_sdaipb13//pb13输入寄存器
#definew_sdaopb13//pb13输出寄存器
#definew_sclopb14//pb14输出寄存器
#definer_drdyipb15//pb15输入寄存器
#definexmsb0//x轴数字量的高8位
#definexlsb1//x轴数字量的低8位
#definezmsb2//z轴数字量的高8位
#definezlsb3//z轴数字量的低8位
#defineymsb4//y轴数字量的高8位
#defineylsb5//y轴数字量的低8位
附位带宏定义：
#definegpiob_odr_addr（gpiob_base+12）//0x40010c0c
#definegpiob_idr_addr（gpiob_base+8）//0x40010c08
#definebitband_addr（addr，num）（（volatileunsignedlong*）（0x42000000+32*（addr-0x40000000）+4*num））
#defineipb13*bitband_addr（gpiob_idr_addr，13）
#defineopb13*bitband_addr（gpiob_odr_addr，13）
#defineopb14*bitband_addr（gpiob_odr_addr，14）
#defineipb15*bitband_addr（gpiob_idr_addr，15）
启动iic传输：
void_iic_start（）
{
w_scl=1;
w_sda=1;
_delay（）;
w_sda=0;//scl高时，拉低sda，表示开始iic传输，占用总线
_delay（）;
w_scl=0;//控制scl
_delay（）;
}
停止iic传输：
void_iic_stop（）
{
w_scl=1;//释放scl（由于没有其他主器件，scl无需开漏）
w_sda=0;
发送一个字节：
uint8_t_iic_sendbyte（uint8_tdat）
{
uint8_ti;
for（i=0;i《8;i++）
{
_delay（）;
w_sda=dat》》7;//scl拉高之前写sda
dat=dat《《1;
_delay（）;
w_scl=1;//拉高scl，从器件开始读取sda
_delay（）;
w_scl=0;//重新拉低scl
}
w_sda=1;//释放sda
w_scl=1;//拉高scl，读取从器件应答信号
//等待应答
i=100;
while（i&&r_sda）{i--;_delay（）;}
if（i==0）//无应答
{
w_scl=0;//重新拉低scl
return0;
}
else{//有应答
_delay（）;
w_scl=0;//重新拉低scl
return1;
}
}
_delay（）;
w_sda=1;//scl为高时，拉高sda表示结束icc传输，释放总线
}
接收一个字节：
uint8_t_iic_readbyte（uint8_tack）
{
uint8_ttemp，i;
w_sda=1;//释放sda
_delay（）;
for（i=0;i《8;i++）
{
_delay（）;
w_scl=1;//拉高scl开始读取sda
temp=temp《《1;
temp|=r_sda;//scl拉高之后读取sda
w_scl=0;//拉低scl，从器件开始放置数据
}
//发送应答信号
if（ack）w_sda=0;//拉低sda表示应答
w_scl=1;//拉高scl，从器件接收应答信号
_delay（）;
w_scl=0;//重新拉低scl
w_sda=1;//释放sda
returntemp;
}
二、配置hmc5883l模块 voidhmc5883l_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_thmc5883l_readangle（）
{
staticuint8_ti;
staticuint8_txyz_data［6］;//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，xmsb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=0;i《5;i++）//前5次读取发送应答信号
{
xyz_data［i］=_iic_readbyte（1）;
}
xyz_data［5］=_iic_readbyte（0）;//不应答
_iic_stop（）;
returnatan2（（double）（（int16_t）（（xyz_data［ymsb］《《8）+xyz_data［ylsb］）），（double）（（int16_t）（（xyz_data［xmsb］《《8）+xyz_data［xlsb］）））*（180/3.14159265）+180;//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）。
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//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
#definer_sdaipb13//pb13输入寄存器
#definew_sdaopb13//pb13输出寄存器
#definew_sclopb14//pb14输出寄存器
#definer_drdyipb15//pb15输入寄存器
#definexmsb0//x轴数字量的高8位
#definexlsb1//x轴数字量的低8位
#definezmsb2//z轴数字量的高8位
#definezlsb3//z轴数字量的低8位
#defineymsb4//y轴数字量的高8位
#defineylsb5//y轴数字量的低8位
附位带宏定义：
#definegpiob_odr_addr（gpiob_base+12）//0x40010c0c
#definegpiob_idr_addr（gpiob_base+8）//0x40010c08
#definebitband_addr（addr，num）（（volatileunsignedlong*）（0x42000000+32*（addr-0x40000000）+4*num））
#defineipb13*bitband_addr（gpiob_idr_addr，13）
#defineopb13*bitband_addr（gpiob_odr_addr，13）
#defineopb14*bitband_addr（gpiob_odr_addr，14）
#defineipb15*bitband_addr（gpiob_idr_addr，15）
启动iic传输：
void_iic_start（）
{
w_scl=1;
w_sda=1;
_delay（）;
w_sda=0;//scl高时，拉低sda，表示开始iic传输，占用总线
_delay（）;
w_scl=0;//控制scl
_delay（）;
}
停止iic传输：
void_iic_stop（）
{
w_scl=1;//释放scl（由于没有其他主器件，scl无需开漏）
w_sda=0;
发送一个字节：
uint8_t_iic_sendbyte（uint8_tdat）
{
uint8_ti;
for（i=0;i《8;i++）
{
_delay（）;
w_sda=dat》》7;//scl拉高之前写sda
dat=dat《《1;
_delay（）;
w_scl=1;//拉高scl，从器件开始读取sda
_delay（）;
w_scl=0;//重新拉低scl
}
w_sda=1;//释放sda
w_scl=1;//拉高scl，读取从器件应答信号
//等待应答
i=100;
while（i&&r_sda）{i--;_delay（）;}
if（i==0）//无应答
{
w_scl=0;//重新拉低scl
return0;
}
else{//有应答
_delay（）;
w_scl=0;//重新拉低scl
return1;
}
}
_delay（）;
w_sda=1;//scl为高时，拉高sda表示结束icc传输，释放总线
}
接收一个字节：
uint8_t_iic_readbyte（uint8_tack）
{
uint8_ttemp，i;
w_sda=1;//释放sda
_delay（）;
for（i=0;i《8;i++）
{
_delay（）;
w_scl=1;//拉高scl开始读取sda
temp=temp《《1;
temp|=r_sda;//scl拉高之后读取sda
w_scl=0;//拉低scl，从器件开始放置数据
}
//发送应答信号
if（ack）w_sda=0;//拉低sda表示应答
w_scl=1;//拉高scl，从器件接收应答信号
_delay（）;
w_scl=0;//重新拉低scl
w_sda=1;//释放sda
returntemp;
}
二、配置hmc5883l模块 voidhmc5883l_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：
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{
staticuint8_ti;
staticuint8_txyz_data［6］;//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，xmsb寄存器
_iic_start（）;
_iic_sendbyte（0x3d）;//改为读操作
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for（i=0;i《5;i++）//前5次读取发送应答信号
{
xyz_data［i］=_iic_readbyte（1）;
}
xyz_data［5］=_iic_readbyte（0）;//不应答
_iic_stop（）;
returnatan2（（double）（（int16_t）（（xyz_data［ymsb］《《8）+xyz_data［ylsb］）），（double）（（int16_t）（（xyz_data［xmsb］《《8）+xyz_data［xlsb］）））*（180/3.14159265）+180;//计算角度，需要包含math.h头文件
}
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