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。
功能概述
开发板
32L496GDISCOVERY Discovery 套件是一款功能全面的演示和开发平台,专为搭载 Arm® Cortex®-M4 内核的 STM32L496AG 微控制器设计。该套件适用于需要在高性能、先进图形处理和超低功耗之间取得平衡的应用,支持无缝原型开发,适用于各种嵌入式解决方案。STM32L496AG 采用创新的节能架构,集成
了扩展 RAM 和 Chrom-ART 图形加速器,在提升图形性能的同时保持低功耗,使其特别适用于音频处理、图形用户界面和实时数据采集等对能效要求较高的应用。为了简化开发流程,该开发板配备了板载 ST-LINK/V2-1 调试器/编程器,提供即插即用的调试和编程体验,使用户无需额外硬件即可轻松加载、调
试和测试应用程序。凭借低功耗特性、增强的内存能力以及内置调试工具,32L496GDISCOVERY 套件是开发先进嵌入式系统、实现高效能解决方案的理想选择。
微控制器概述
MCU卡片 / MCU

建筑
ARM Cortex-M4
MCU 内存 (KB)
1024
硅供应商
STMicroelectronics
引脚数
169
RAM (字节)
327680
使用的MCU引脚
mikroBUS™映射器
“仔细看看!”
Click board™ 原理图

一步一步来
项目组装
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
类别:磁性