概述

本文將介紹如何使用 LIS2MDL 傳感器來讀取數(shù)據(jù)。主要步驟包括初始化傳感器接口、驗證設(shè)備ID、配置傳感器的數(shù)據(jù)輸出率和濾波器，以及通過輪詢方式持續(xù)讀取磁力數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)。讀取到的數(shù)據(jù)會被轉(zhuǎn)換為適當?shù)膯挝徊⑼ㄟ^串行通信輸出。

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視頻教學

[https://www.bilibili.com/video/BV1ofojYdEhP]

樣品申請

[https://www.wjx.top/vm/OhcKxJk.aspx#]

源碼下載

[https://download.csdn.net/download/qq_24312945/91359751]

硬件準備

首先需要準備一個開發(fā)板，這里我準備的是自己繪制的開發(fā)板，需要的可以進行申請。

主控為STM32H503CB，陀螺儀為LSM6DSV16X，磁力計為LIS2MDL。

參考程序

https://github.com/CoreMaker-lab/STM32H503_LSM6DSV16X_LIS2MDL

https://gitee.com/CoreMaker/STM32H503_LSM6DSV16X_LIS2MDL

通信模式

對于LIS2MDL，可以使用SPI或者IIC進行通訊。 最小系統(tǒng)圖如下所示。

在CS管腳為1的時候，為IIC模式

本文使用的板子原理圖如下所示。

速率

該模塊支持的速度為普通模式(100k)、快速模式(400k)、快速模式+(1M)、高速模式(3.4M)。

參考程序

https://github.com/STMicroelectronics/lis2mdl-pid

變量定義

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
static int16_t data_raw_magnetic[3];
static int16_t data_raw_temperature;
static float_t magnetic_mG[3];
static float_t lis2mdl_temperature_degC;
static uint8_t whoamI, rst;
static uint8_t tx_buffer[1000];

/* Extern variables ----------------------------------------------------------*/

/* Private functions ---------------------------------------------------------*/
/*
 *   WARNING:
 *   Functions declare in this section are defined at the end of this file
 *   and are strictly related to the hardware platform used.
 *
 */
static int32_t lis2mdl_platform_write(void *handle, uint8_t reg, const uint8_t *bufp,
                              uint16_t len);
static int32_t lis2mdl_platform_read(void *handle, uint8_t reg, uint8_t *bufp,
                             uint16_t len);
static void lis2mdl_tx_com(uint8_t *tx_buffer, uint16_t len);
static void lis2mdl_platform_delay(uint32_t ms);
static void lis2mdl_platform_init(void);

初始化管腳

使能CS為高電平，配置為IIC模式，這個在之前定義。

/* Initialize mems driver interface */
  stmdev_ctx_t lis2mdl_dev_ctx;
  lis2mdl_dev_ctx.write_reg = lis2mdl_platform_write;
  lis2mdl_dev_ctx.read_reg = lis2mdl_platform_read;
  lis2mdl_dev_ctx.mdelay = lis2mdl_platform_delay;
  lis2mdl_dev_ctx.handle = &SENSOR_BUS;
  /* Initialize platform specific hardware */
//  platform_init();
  /* Wait sensor boot time */
  lis2mdl_platform_delay(BOOT_TIME);

獲取ID

可以向WHO_AM_I (4Fh)獲取固定值，判斷是否為0x40

lis2mdl_device_id_get為獲取函數(shù)。

對應的獲取ID驅(qū)動程序,如下所示。

/* Check device ID */
  lis2mdl_device_id_get(&lis2mdl_dev_ctx, &whoamI);
    printf("LIS2MDL_ID=0x%x,whoamI=0x%x",LIS2MDL_ID,whoamI);
  if (whoamI != LIS2MDL_ID)
    while (1) {
      /* manage here device not found */
    }

復位操作

可以向CFG_REG_A (60h)的SOFT_RST寄存器寫入1進行復位。SOFT_RST寄存器寫入1進行復位。

lis2mdl_reset_set為重置函數(shù)

對應的驅(qū)動程序,如下所示。

/* Restore default configuration */
  lis2mdl_reset_set(&lis2mdl_dev_ctx, PROPERTY_ENABLE);

  do {
    lis2mdl_reset_get(&lis2mdl_dev_ctx, &rst);
  } while (rst);

BDU設(shè)置

在很多傳感器中，數(shù)據(jù)通常被存儲在輸出寄存器中，這些寄存器分為兩部分：MSB和LSB。這兩部分共同表示一個完整的數(shù)據(jù)值。例如，在一個加速度計中，MSB和LSB可能共同表示一個加速度的測量值。
連續(xù)更新模式（BDU = ‘0’）：在默認模式下，輸出寄存器的值會持續(xù)不斷地被更新。這意味著在你讀取MSB和LSB的時候，寄存器中的數(shù)據(jù)可能會因為新的測量數(shù)據(jù)而更新。這可能導致一個問題：當你讀取MSB時，如果寄存器更新了，接下來讀取的LSB可能就是新的測量值的一部分，而不是與MSB相對應的值。這樣，你得到的就是一個“拼湊”的數(shù)據(jù)，它可能無法準確代表任何實際的測量時刻。
塊數(shù)據(jù)更新（BDU）模式（BDU = ‘1’）：當激活BDU功能時，輸出寄存器中的內(nèi)容不會在讀取MSB和LSB之間更新。這就意味著一旦開始讀取數(shù)據(jù)（無論是先讀MSB還是LSB），寄存器中的那一組數(shù)據(jù)就被“鎖定”，直到兩部分都被讀取完畢。這樣可以確保你讀取的MSB和LSB是同一測量時刻的數(shù)據(jù)，避免了讀取到代表不同采樣時刻的數(shù)據(jù)。
簡而言之，BDU位的作用是確保在讀取數(shù)據(jù)時，輸出寄存器的內(nèi)容保持穩(wěn)定，從而避免讀取到拼湊或錯誤的數(shù)據(jù)。這對于需要高精度和穩(wěn)定性的應用尤為重要。
可以向CFG_REG_C (62h)的BDU寄存器寫入1進行開啟。

對應的驅(qū)動程序,如下所示。

/* Enable Block Data Update */
  lis2mdl_block_data_update_set(&lis2mdl_dev_ctx, PROPERTY_ENABLE);

設(shè)置速率

速率可以通過CFG_REG_A (60h)的ODR設(shè)置速率。

設(shè)置速率可以使用如下函數(shù)。

/* Set Output Data Rate */
  lis2mdl_data_rate_set(&lis2mdl_dev_ctx, LIS2MDL_ODR_10Hz);

啟用偏移消除

LIS2MDL 磁力計的配置寄存器（CFG_REG_B）的OFF_CANC - 這個位用于啟用或禁用偏移消除。

這意味著每次磁力計準備輸出新的測量數(shù)據(jù)時，它都會自動進行偏移校準，以確保數(shù)據(jù)的準確性。這通常用于校準傳感器，以消除由于傳感器偏移或環(huán)境因素引起的任何誤差。

/* Set / Reset sensor mode */
  lis2mdl_set_rst_mode_set(&lis2mdl_dev_ctx, LIS2MDL_SENS_OFF_CANC_EVERY_ODR);

開啟溫度補償

開啟溫度補償可以通過CFG_REG_A (60h)的COMP_TEMP_EN進行配置。

/* Enable temperature compensation */
  lis2mdl_offset_temp_comp_set(&lis2mdl_dev_ctx, PROPERTY_ENABLE);

設(shè)置為連續(xù)模式

LIS2MDL 磁力計 CFG_REG_A (60h) 配置寄存器的MD1 和 MD0 - 這兩個位用于選擇設(shè)備的工作模式。
00 - 連續(xù)模式，設(shè)備連續(xù)進行測量并將結(jié)果放在數(shù)據(jù)寄存器中。
01 - 單次模式，設(shè)備進行單次測量，然后返回到空閑模式。
10 和 11 - 空閑模式，設(shè)備被置于空閑模式，但I2C和SPI接口仍然激活

/* Set device in continuous mode */
  lis2mdl_operating_mode_set(&lis2mdl_dev_ctx, LIS2MDL_CONTINUOUS_MODE);

初始化

/* Initialize mems driver interface */
  stmdev_ctx_t lis2mdl_dev_ctx;
  lis2mdl_dev_ctx.write_reg = lis2mdl_platform_write;
  lis2mdl_dev_ctx.read_reg = lis2mdl_platform_read;
  lis2mdl_dev_ctx.mdelay = lis2mdl_platform_delay;
  lis2mdl_dev_ctx.handle = &SENSOR_BUS;
  /* Initialize platform specific hardware */
//  platform_init();
  /* Wait sensor boot time */
  lis2mdl_platform_delay(BOOT_TIME);

  /* Check device ID */
  lis2mdl_device_id_get(&lis2mdl_dev_ctx, &whoamI);
    printf("LIS2MDL_ID=0x%x,whoamI=0x%x",LIS2MDL_ID,whoamI);
  if (whoamI != LIS2MDL_ID)
    while (1) {
      /* manage here device not found */
    }

  /* Restore default configuration */
  lis2mdl_reset_set(&lis2mdl_dev_ctx, PROPERTY_ENABLE);

  do {
    lis2mdl_reset_get(&lis2mdl_dev_ctx, &rst);
  } while (rst);

  /* Enable Block Data Update */
  lis2mdl_block_data_update_set(&lis2mdl_dev_ctx, PROPERTY_ENABLE);
  /* Set Output Data Rate */
  lis2mdl_data_rate_set(&lis2mdl_dev_ctx, LIS2MDL_ODR_10Hz);
  /* Set / Reset sensor mode */
  lis2mdl_set_rst_mode_set(&lis2mdl_dev_ctx, LIS2MDL_SENS_OFF_CANC_EVERY_ODR);
  /* Enable temperature compensation */
  lis2mdl_offset_temp_comp_set(&lis2mdl_dev_ctx, PROPERTY_ENABLE);
  /* Set device in continuous mode */
  lis2mdl_operating_mode_set(&lis2mdl_dev_ctx, LIS2MDL_CONTINUOUS_MODE);

輪詢讀取數(shù)據(jù)

對于數(shù)據(jù)是否準備好，可以查看STATUS_REG (67h)的Zyxda位，判斷是否有新數(shù)據(jù)到達。

uint8_t reg;
    /* Read output only if new value is available */
    lis2mdl_mag_data_ready_get(&lis2mdl_dev_ctx, &reg);

數(shù)據(jù)OUTX_L_REG(68h)-OUTZ_H_REG(6Dh)獲取。

/* Read magnetic field data */
      memset(data_raw_magnetic, 0x00, 3 * sizeof(int16_t));
      lis2mdl_magnetic_raw_get(&lis2mdl_dev_ctx, data_raw_magnetic);
      magnetic_mG[0] = lis2mdl_from_lsb_to_mgauss(data_raw_magnetic[0]);
      magnetic_mG[1] = lis2mdl_from_lsb_to_mgauss(data_raw_magnetic[1]);
      magnetic_mG[2] = lis2mdl_from_lsb_to_mgauss(data_raw_magnetic[2]);
      printf("Magnetic field [mG]:%4.2ft%4.2ft%4.2frn",
              magnetic_mG[0], magnetic_mG[1], magnetic_mG[2]);

循環(huán)獲取如下所示。

uint8_t reg;
    /* Read output only if new value is available */
    lis2mdl_mag_data_ready_get(&lis2mdl_dev_ctx, ®);

    if (reg) {
      /* Read magnetic field data */
      memset(data_raw_magnetic, 0x00, 3 * sizeof(int16_t));
      lis2mdl_magnetic_raw_get(&lis2mdl_dev_ctx, data_raw_magnetic);
      magnetic_mG[0] = lis2mdl_from_lsb_to_mgauss(data_raw_magnetic[0]);
      magnetic_mG[1] = lis2mdl_from_lsb_to_mgauss(data_raw_magnetic[1]);
      magnetic_mG[2] = lis2mdl_from_lsb_to_mgauss(data_raw_magnetic[2]);
      printf("Magnetic field [mG]:%4.2ft%4.2ft%4.2frn",
              magnetic_mG[0], magnetic_mG[1], magnetic_mG[2]);

      /* Read temperature data */
      memset(&data_raw_temperature, 0x00, sizeof(int16_t));
      lis2mdl_temperature_raw_get(&lis2mdl_dev_ctx, &data_raw_temperature);
      lis2mdl_temperature_degC = lis2mdl_from_lsb_to_celsius(data_raw_temperature);
      printf("Temperature [degC]:%6.2frn",
              lis2mdl_temperature_degC);

    }

演示

審核編輯 黃宇