使用TLI5012B-E1000和PIC32MZ2048EFM100增强磁场检测

用GMR技术革新角度传感

GMR Angle Click with Curiosity PIC32 MZ EF

已发布 6月 25, 2024

点击板

GMR Angle Click

开发板

Curiosity PIC32 MZ EF

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

PIC32MZ2048EFM100

发现巨磁电阻（GMR）元件的变革力量，提高了测量磁场方向的精度。

硬件概览

它是如何工作的？

GMR Angle Click基于Infineon的TLI5012B E1000，这是一款基于GMR的360°角度传感器，用于检测磁场的任何方向，以及模拟复用器74HCT4053，可切换双向同步串行通信数据线。这是通过使用单片集成的巨磁电阻（iGMR）元件来测量正弦和余弦角分量实现的。这些原始信号（正弦和余弦）在内部进行数字处理，以计算磁场（磁铁）的角度方向。校准参数存储在激光熔丝中。在启动时，熔丝的值被写入触发器中，在这些值可以通过应用程序特定参数进行更改。通过内部自校准算法进一步提高了在广泛的温度范围和长寿命下的角度测量的精度。巨磁电阻（GMR）传感器采用垂直集成实现。这意味着GMR敏感区域集成在TLI5012B E1000设备的逻辑部分之上。这些GMR元件根据磁

场的方向改变其电阻。四个单独的GMR元件连接到一个惠斯通传感器桥上。这些GMR元件感知施加的磁场的两个分量之一： • X分量，Vx（余弦）或 • Y分量，Vy（正弦）通过这种全桥结构，最大的GMR信号是可用的，并且温度效应互相抵消。GMR Angle click还配备了74HCT4053，这是一种三态单极双切换模拟开关（3x SPDT），适用于模拟或数字2:1多路复用器/解复用器应用。每个开关都具有数字选择输入（Sn）、两个独立的输入/输出（nY0和nY1）以及一个公共输入/输出（nZ）。数字使能输入（E）对所有开关通用。当E为高电平时，开关关闭。输入包括夹管二极管。这使得可以使用限流电阻将输入接口与超过VCC的电压连接起来。当microBUS上的CSS引脚为高电平

时，多路复用器中的开关将数据线与MOSI线连接起来，在其他情况下，当CSS引脚为低电平时，开关将数据线与MISO线连接起来。74HCT4053主要用于模拟复用和解复用、数字复用和解复用以及信号门控，但在这个例子中，74HCT4053用于选择SPI线。这些功能使GMR Angle click可以用于各种应用，尤其是工业和消费应用中的角度位置传感，如电子通讯电机（例如BLDC）、风扇或泵。该Click板可以通过VCC SEL跳线选择3.3V或5V逻辑电压电平运行。这样，既支持3.3V又支持5V的MCU可以正确使用通信线路。该Click板配备了一个包含易于使用的功能和示例代码的库，可作为进一步开发的参考。

功能概述

开发板

Curiosity PIC32 MZ EF 开发板是一个完全集成的 32 位开发平台，特点是高性能的 PIC32MZ EF 系列（PIC32MZ2048EFM），该系列具有 2MB Flash、512KB RAM、集成的浮点单元（FPU）、加密加速器和出色的连接选项。它包括一个集成的程序员和调试器，无需额外硬件。用户可以通过 MIKROE

mikroBUS™ Click™ 适配器板扩展功能，通过 Microchip PHY 女儿板添加以太网连接功能，使用 Microchip 扩展板添加 WiFi 连接能力，并通过 Microchip 音频女儿板添加音频输入和输出功能。这些板完全集成到 PIC32 强大的软件框架 MPLAB Harmony 中，该框架提供了一个灵活且模块化的接口

来应用开发、一套丰富的互操作软件堆栈（TCP-IP、USB）和易于使用的功能。Curiosity PIC32 MZ EF 开发板提供了扩展能力，使其成为连接性、物联网和通用应用中快速原型设计的绝佳选择。

微控制器概述

MCU卡片 / MCU

建筑

PIC32

MCU 内存 (KB)

2048

硅供应商

Microchip

引脚数

100

RAM (字节)

524288

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Interface A

RPB4

Communication Serial Select

RA9

RST

SPI Chip Enable

RPD4

SPI Clock

RPD1

SCK

SPI Data OUT

RPD14

MISO

SPI Data IN

RPD3

MOSI

Power Supply

3.3V

Ground

GND

Interface C

RPE8

PWM

Interface B

RF13

INT

SCL

SDA

Power Supply

Ground

GND

“仔细看看！”

Click board™ 原理图

一步一步来

项目组装

Curiosity PIC32MZ EF front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Curiosity PIC32 MZ EF作为您的开发板开始。

GNSS2 Click front image hardware assembly

Curiosity PIC32 MZ EF MB 1 Access - upright/background hardware assembly

Curiosity PIC32 MZ EF MCU Step hardware assembly

Necto No Display image step 8 hardware assembly

Debug Image Necto Step 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

此库包含GMR Angle Click驱动程序的API。

关键功能:

gmrangle_read_data - 通用读取16位数据函数
gmrangle_write_data - 通用写入16位数据函数
gmrangle_calculate_angle - 计算角度函数

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 
 * \brief GmrAngle Click example
 * 
 * # Description
 * This is an example which demonstrates the use of GMR Angle Click board.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes GPIO pins, SPI and LOG modules.
 * 
 * ## Application Task  
 * Display angle value in degrees.
 * Results are being sent to the Usart Terminal where you can track their changes.
 * All data logs write on USB uart changes for every 300 msec.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "gmrangle.h"

// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES

static gmrangle_t gmrangle;
static log_t logger;
static float angle;

// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    gmrangle_cfg_t cfg;

    /** 
     * 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.
    gmrangle_cfg_setup( &cfg );
    GMRANGLE_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    gmrangle_init( &gmrangle, &cfg );
    
    GMRANGLE_SET_DATA_SAMPLE_EDGE; 
    
    log_printf( &logger, "---------------------\r\n" );
    log_printf( &logger, "   GMR Angle Click\r\n" );
    log_printf( &logger, "---------------------\r\n" );
    log_printf( &logger, "        Start\r\n" );
    log_printf( &logger, "---------------------\r\n" );
    Delay_ms ( 100 );
}

void application_task ( void )
{
    angle = gmrangle_calculate_angle( &gmrangle );
    log_printf( &logger, " Angle is %.1f\r\n", angle );
    Delay_ms ( 300 );
}

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

/*!
 * \file 
 * \brief GmrAngle Click example
 * 
 * # Description
 * This is an example which demonstrates the use of GMR Angle Click board.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes GPIO pins, SPI and LOG modules.
 * 
 * ## Application Task  
 * Display angle value in degrees.
 * Results are being sent to the Usart Terminal where you can track their changes.
 * All data logs write on USB uart changes for every 300 msec.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "gmrangle.h"

// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES

static gmrangle_t gmrangle;
static log_t logger;
static float angle;

// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    gmrangle_cfg_t cfg;

    /** 
     * 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.
    gmrangle_cfg_setup( &cfg );
    GMRANGLE_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    gmrangle_init( &gmrangle, &cfg );
    
    GMRANGLE_SET_DATA_SAMPLE_EDGE; 
    
    log_printf( &logger, "---------------------\r\n" );
    log_printf( &logger, "   GMR Angle Click\r\n" );
    log_printf( &logger, "---------------------\r\n" );
    log_printf( &logger, "        Start\r\n" );
    log_printf( &logger, "---------------------\r\n" );
    Delay_ms ( 100 );
}

void application_task ( void )
{
    angle = gmrangle_calculate_angle( &gmrangle );
    log_printf( &logger, " Angle is %.1f\r\n", angle );
    Delay_ms ( 300 );
}

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