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20 分钟

使用 A31301EEJASR-XYZ-IC-06 和 STM32F410RB 实现 3D 磁场测量与角度计算

面向高级运动与角度应用的高精度 3D 磁传感解决方案

3D Hall 15 Click - I2C with Nucleo 64 with STM32F410RB MCU

已发布 7月 08, 2025

点击板

3D Hall 15 Click - I2C

开发板

Nucleo 64 with STM32F410RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F410RB

体验三轴磁通密度测量,适用于自动驾驶车辆、相机云台等应用

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

3D Hall 15 Click - I2C 基于 Allegro Microsystems 的 A31301EEJASR-XYZ-IC-06,这是一款三轴线性霍尔效应传感器 IC,能够为多种嵌入式应用提供高精度的三维磁场测量。该传感器具有先进的低功耗管理和灵活的磁场感应能力,可同时测量任意一轴、两轴或三轴的磁通密度,还支持在任意两个用户自定义平面内进行角度计算,非常适合复杂的磁场感应任务。它具有 ±600 高斯的标准磁场测量范围和 26.8LSB/G 的灵敏度,能够精准检测磁场变化。A31301EEJASR-XYZ-IC-06 与主控 MCU 通过 I2C 接口通信,支持最高 1MHz 的时钟频率。其 I2C 地址可通过内置 EEPROM 编程,实现多达 127 个唯一地址,方便在同一 I2C 总线上配置多个设备。此外,该器件支持用户可编程的磁性温度系数,出厂默认针对钕磁铁进行了校准,确保在不同温度条件下的稳定性能。A31301

拥有高度可配置的电源管理系统,使用户能够在功耗与性能之间取得理想平衡。其低泄漏睡眠电流模式使其非常适用于电池供电和便携式设计,包括云台稳定器、游戏手柄摇杆、电机控制反馈系统、遥控自动驾驶车辆、机器人位置感应和工业电机控制等应用。该 Click 板采用 MIKROE 新引入的 "Click Snap" 格式设计,使主传感器区域可通过断裂 PCB 实现模块化安装,极大提升了集成的灵活性。通过 Snap 结构,A31301 可在脱离主板后仍可通过 1-8 引脚独立工作,并配有标准螺丝孔,便于用户将其固定于理想位置。除了支持 I2C 通信的 A31301EEJASR-XYZ-IC-06 版本,该 Click 板还具有兼容其他 A31301 系列传感器的灵活封装,包括采用 SPI 通信接口的型号。SPI 版本支持高达 10MHz 的时钟频率,适用于需要更快数据传输或更确定性通信的应用。为了支持两种

通信协议,Click 板集成了一组 COMM SEL 跳线,用户可通过配置跳线选择所需的通信方式。所有跳线必须设置为相同位置,以确保设备正常运行,混合设置可能导致通信错误或功能异常。此外,3D Hall 15 Click - I2C 还包含两个辅助引脚 SAM 和 INT,分别用于传感器的采样触发和中断功能。由于这两个功能复用于 A31301 的同一个引脚,Click 板集成了一个 INT / SAMPLE 跳线,用户可根据应用需求选择引脚功能(中断输出或采样触发输入)。此 Click 板仅支持 3.3V 逻辑电平操作。若与不同逻辑电平的 MCU 配合使用,需进行电平转换。该板还配套提供易于使用的函数库和示例代码,便于用户进行二次开发与集成。

3D Hall 15 Click - I2C hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32F410RB MCU 提供了一种经济高效且灵活的平台,供开发者探索新想法并原型设计他们的项目。该板利用 STM32 微控制器的多功能性,使用户能够为他们的项目选择最佳的性能与功耗平衡。它配备了 LQFP64 封装的 STM32 微控制器,并包含了如用户 LED(同时作为 ARDUINO® 信号)、用户和复位按钮,以及 32.768kHz 晶体振荡器用于精确的计时操作等基本组件。Nucleo-64 板设计考虑到扩展性和灵活性,它特有的 ARDUINO® Uno

V3 扩展连接器和 ST morpho 扩展引脚头,提供了对 STM32 I/O 的完全访问,以实现全面的项目整合。电源供应选项灵活,支持 ST-LINK USB VBUS 或外部电源,确保在各种开发环境中的适应性。该板还配备了一个具有 USB 重枚举功能的板载 ST-LINK 调试器/编程器,简化了编程和调试过程。此外,该板设计旨在简化高级开发,它的外部 SMPS 为 Vcore 逻辑供电提供高效支持,支持 USB 设备全速或 USB SNK/UFP 全速,并内置加密功能,提升了项目的功效

和安全性。通过外部 SMPS 实验的专用连接器、 用于  ST-LINK 的 USB 连接器以及 MIPI® 调试连接器,提供了更多的硬件接口和实验可能性。开发者将通过 STM32Cube MCU Package 提供的全面免费软件库和示例得到广泛支持。这些,加上与多种集成开发环境(IDE)的兼容性,包括 IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM 和 STM32CubeIDE,确保了流畅且高效的开发体验,使用户能够充分利用 Nucleo-64 板在他们的项目中的能力。

Nucleo 64 with STM32C031C6 MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

32768

你完善了我!

配件

Click Shield for Nucleo-64 配备了两个专有的 mikroBUS™ 插座,使得所有的 Click board™ 设备都可以轻松地与 STM32 Nucleo-64 开发板连接。这样,Mikroe 允许其用户从不断增长的 Click boards™ 范围中添加任何功能,如 WiFi、GSM、GPS、蓝牙、ZigBee、环境传感器、LED、语音识别、电机控制、运动传感器等。您可以使用超过 1537 个 Click boards™,这些 Click boards™ 可以堆叠和集成。STM32 Nucleo-64 开发板基于 64 引脚封装的微控制器,采用 32 位 MCU,配备 ARM Cortex M4 处理器,运行速度为 84MHz,具有 512Kb Flash 和 96KB SRAM,分为两个区域,顶部区域代表 ST-Link/V2 调试器和编程器,而底部区域是一个实际的开发板。通过 USB 连接方便地控制和供电这些板子,以便直接对 Nucleo-64 开发板进行编程和高效调试,其中还需要额外的 USB 线连接到板子上的 USB 迷你接口。大多数 STM32 微控制器引脚都连接到了板子左右边缘的 IO 引脚上,然后连接到两个现有的 mikroBUS™ 插座上。该 Click Shield 还有几个开关,用于选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平和 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外,用户还可以通过现有的双向电平转换器,使用任何 Click board™,无论 Click board™ 是否在 3.3V 或 5V 逻辑电压电平下运行。一旦将 STM32 Nucleo-64 开发板与我们的 Click Shield for Nucleo-64 连接,您就可以访问数百个工作于 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的 Click boards™。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
ID SEL
PC12
RST
ID COMM
PB12
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Sample Trigger
PC8
PWM
Interrupt
PC14
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PB8
SCL
I2C Data
PB9
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

3D Hall 15 Click - I2C Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 64 with STM32F410RB MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32F401RE MCU front image hardware assembly
LTE IoT 5 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
LTE IoT 5 Click complete accessories setup image hardware assembly
Board mapper by product8 hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
Necto image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Clicker 4 for STM32F4 HA MCU Step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image Necto Step hardware assembly

软件支持

库描述

3D Hall 15 Click - I2C 演示应用程序使用 NECTO Studio开发,确保与 mikroSDK 的开源库和工具兼容。该演示设计为即插即用,可与所有具有 mikroBUS™ 插座的 开发板、入门板和 mikromedia 板完全兼容,用于快速实现和测试。

示例描述
本示例演示如何使用 3D Hall 15 Click - I2C,通过读取三个轴向的磁通密度,以及 X 轴与 Y 轴之间的角度和幅值,同时获取传感器内部温度。

关键功能:

  • c3dhall15i2c_cfg_setup - 初始化 Click 配置结构为初始值。

  • c3dhall15i2c_init - 初始化此 Click 板所需的所有引脚和外设

  • c3dhall15i2c_default_cfg - 执行 3D Hall 15 I2C Click 板的默认配置。

  • c3dhall15i2c_read_data - 读取温度、X/Y/Z 磁场、角度和幅值等数据。

应用初始化
初始化驱动程序并执行 Click 板的默认配置。

应用任务
每 100 毫秒读取一次传感器数据,并通过 USB UART 显示测量值。

开源

代码示例

完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。

/*!
 * @file main.c
 * @brief 3D Hall 15 I2C Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of 3D Hall 15 I2C Click board by reading the magnetic
 * flux density from 3 axes, and the angle and magnitude between X and Y axes  
 * as well as the sensor internal temperature.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and performs the Click default configuration.
 *
 * ## Application Task
 * Reads data from the sensor approximately every 100ms and displays the measurement
 * values on the USB UART.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "c3dhall15i2c.h"

static c3dhall15i2c_t c3dhall15i2c;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    c3dhall15i2c_cfg_t c3dhall15i2c_cfg;  /**< Click config object. */

    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info( &logger, " Application Init " );

    // Click initialization.
    c3dhall15i2c_cfg_setup( &c3dhall15i2c_cfg );
    C3DHALL15I2C_MAP_MIKROBUS( c3dhall15i2c_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == c3dhall15i2c_init( &c3dhall15i2c, &c3dhall15i2c_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( C3DHALL15I2C_ERROR == c3dhall15i2c_default_cfg ( &c3dhall15i2c ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    c3dhall15i2c_data_t sensor_data;
    if ( C3DHALL15I2C_OK == c3dhall15i2c_read_data ( &c3dhall15i2c, &sensor_data ) )
    {
        log_printf( &logger, " X-axis: %.2f mT\r\n", sensor_data.x );
        log_printf( &logger, " Y-axis: %.2f mT\r\n", sensor_data.y );
        log_printf( &logger, " Z-axis: %.2f mT\r\n", sensor_data.z );
        log_printf( &logger, " Angle: %.1f deg\r\n", sensor_data.angle );
        log_printf( &logger, " Magnitude: %.1f\r\n", sensor_data.magnitude );
        log_printf( &logger, " Temperature: %.1f degC\r\n\n", sensor_data.temperature );
        Delay_ms ( 100 );
    }
}

int main ( void ) 
{
    /* Do not remove this line or clock might not be set correctly. */
    #ifdef PREINIT_SUPPORTED
    preinit();
    #endif
    
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}

// ------------------------------------------------------------------------ END

额外支持

资源

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