初学者
10 分钟

使用 TMAG3001 和 STM32F302VC 实现 3D 磁场感应与角度位置测量

面向智能应用的低功耗、灵活集成的 3D 霍尔感应解决方案

3D Hall 13 Click with CLICKER 4 for STM32F302VCT6

已发布 7月 29, 2025

点击板

3D Hall 13 Click

开发板

CLICKER 4 for STM32F302VCT6

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F302VC

实现高精度的非接触式三维磁场感应与精准角度位置检测

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

3D Hall 13 Click 是一款基于德州仪器(Texas Instruments)TMAG3001 三维线性与角度霍尔效应传感器的紧凑型附加板,专为工业与个人电子产品中的非接触式磁场感应应用而设计。该传感器内置三个分别沿 X、Y、Z 轴排列的独立霍尔感应元件,能在 ±75mT 范围内精准检测线性磁场变化,适用于对位置与方向变化高度敏感的系统。TMAG3001 提供高达 885LSB/mT 的灵敏度,结合模拟信号链与内置 12 位 ADC,实现对磁场的高精度数字转换。其集成的 CORDIC 引擎支持任意两个轴向之间的精确 360° 角度检测,兼容轴上(on-axis)和轴外(off-axis)配置,同时具备磁增益与偏移自动校正功能,提升测量

稳定性并消除因机械偏移带来的误差。3D Hall 13 Click 特别适用于电子智能锁、门窗状态监测、磁性接近感应、移动机器人电机控制、智能穿戴手势识别(如智能手表)、执行器反馈、折叠设备中的位置检测,以及游戏手柄与控制器中的自然交互式控制等多种应用。该 Click 板支持 MIKROE 创新的 "Click Snap" 结构设计,使传感器区域可通过 PCB 预制断线独立分离,实现灵活部署。Snap 部分不仅暴露 1–8 引脚以供独立访问信号,还设计有固定螺丝孔,便于安装于特定位置,支持传感器的自主运行和远程集成。3D Hall 13 Click 通过 I²C 接口进行通信,支持最高 1MHz 的通信速率,用户可灵活配置磁轴方向、启

用温度测量,并根据应用场景选择合适的功耗模式,包括支持唤醒/休眠的低功耗操作。除了通信引脚外,该板还带有一个中断引脚(INT),可用于低功耗模式下的唤醒,也可由主控 MCU 用于触发新一轮测量。TMAG3001 的 I²C 地址可通过 Snap 区域中的 ADDR SEL 跳帽轻松配置,便于多设备共存于同一总线上。该 Click 板工作电压仅支持 3.3V 逻辑电平,如需连接至其他逻辑电平的 MCU,需进行电平转换。此外,MikroE 为该板提供了功能完整的软件库及示例代码,为用户的二次开发提供便捷参考。

3D Hall 13 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Clicker 4 for STM32F3 是一款紧凑型开发板,作为完整的解决方案而设计,可帮助用户快速构建具备独特功能的定制设备。该板搭载 STMicroelectronics 的 STM32F302VCT6 微控制器,配备四个 mikroBUS™ 插槽用于连接 Click boards™、完善的电源管理功能以及其他实用资源,是快速开发各类应用的理想平台。其核心 MCU STM32F302VCT6 基于高性能 

Arm® Cortex®-M4 32 位处理器,运行频率高达 168MHz,处理能力强大,能够满足各种高复杂度任务的需求,使 Clicker 4 能灵活适应多种应用场景。除了两个 1x20 引脚排针外,板载最显著的连接特性是四个增强型 mikroBUS™ 插槽,支持接入数量庞大的 Click boards™ 生态系统,该生态每日持续扩展。Clicker 4 各功能区域标识清晰,界面直观简洁,极大

提升使用便捷性和开发效率。Clicker 4 的价值不仅在于加速原型开发与应用构建阶段,更在于其作为独立完整方案可直接集成至实际项目中,无需额外硬件修改。四角各设有直径 4.2mm(0.165")的安装孔,便于通过螺丝轻松固定。对于多数应用,只需配套一个外壳,即可将 Clicker 4 开发板转化为完整、实用且外观精美的定制系统。

CLICKER 4 for STM32F302VCT6 double image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

STM32F302VC Image

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

256

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

100

RAM (字节)

40960

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
ID COMM
PA4
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
Interrupt
PD0
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PB10
SCL
I2C Data
PB11
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

3D Hall 13 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

PIC32MZ MXS Data Capture Board front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以CLICKER 4 for STM32F302VCT6作为您的开发板开始。

PIC32MZ MXS Data Capture Board front image hardware assembly
Thermo 21 Click front image hardware assembly
Thermo 21 Click complete accessories setup image hardware assembly
Board mapper by product6 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
PIC32MZ MXS Data Capture Board NECTO MCU Selection Step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Necto image step 11 hardware assembly

实时跟踪您的结果

应用程序输出

1. 应用程序输出 - 在调试模式下,“应用程序输出”窗口支持实时数据监控,直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境,以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输,实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置,以确保正常运行。有关分步设置说明,请参考提供的教程

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据,使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置,请按照提供的教程,其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时,请使用以下函数:plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式,用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称,并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持

库描述

3D Hall 13 Click 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
本示例演示了如何使用 3D Hall 13 Click 板读取三个轴向的磁通密度(X、Y、Z),计算 X 与 Y 轴之间的角度与磁场强度,并读取传感器内部温度。

关键功能:

  • c3dhall13_cfg_setup - 初始化 Click 配置结构体为默认值。

  • c3dhall13_init - 初始化使用该 Click 板所需的所有引脚与外设。

  • c3dhall13_default_cfg - 执行 3D Hall 13 Click 的默认配置操作。

  • c3dhall13_read_data - 读取传感器最新数据,包括 X、Y、Z 三轴磁感应强度(单位:mT)以及内部温度(单位:摄氏度)。

应用初始化
初始化驱动并执行 Click 板的默认配置。

应用任务
大约每 100ms 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 13 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of 3D Hall 13 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 "c3dhall13.h"

static c3dhall13_t c3dhall13;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    c3dhall13_cfg_t c3dhall13_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.
    c3dhall13_cfg_setup( &c3dhall13_cfg );
    C3DHALL13_MAP_MIKROBUS( c3dhall13_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == c3dhall13_init( &c3dhall13, &c3dhall13_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( C3DHALL13_ERROR == c3dhall13_default_cfg ( &c3dhall13 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    c3dhall13_data_t sensor_data;
    if ( C3DHALL13_OK == c3dhall13_read_data ( &c3dhall13, &sensor_data ) )
    {
        log_printf( &logger, " X-axis: %.1f mT\r\n", sensor_data.x_axis );
        log_printf( &logger, " Y-axis: %.1f mT\r\n", sensor_data.y_axis );
        log_printf( &logger, " Z-axis: %.1f mT\r\n", sensor_data.z_axis );
        log_printf( &logger, " Angle: %.1f Degrees\r\n", sensor_data.angle );
        log_printf( &logger, " Magnitude: %u\r\n", ( uint16_t ) sensor_data.magnitude );
        log_printf( &logger, " Temperature: %.2f Celsius\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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