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30 分钟

使用AK09970N和PIC18F47K42在3D环境中实现距离和角度测量以确定位置

用3D霍尔魔法旋转世界!

3D Hall 7 Click with EasyPIC v8

已发布 6月 24, 2024

点击板

3D Hall 7 Click

开发板

EasyPIC v8

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

PIC18F47K42

探索这些传感器如何革新导航、机器人及其他领域,使您的设备比以往任何时候都更加智能和高效。

A

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硬件概览

它是如何工作的?

3D Hall 7 Click基于AKM Semiconductor的AK09970N,这是一款低功耗3D磁传感器。该传感器依赖霍尔效应来准确感应三个垂直轴上的磁场变化。内部磁场感应元件被多路复用并连接到前置放大器,然后连接到16位低噪声模数转换器(ADC),它依次采样每个传感器,通过数字接口提供16位空间数据。磁传感器的引脚数非常少,因此SPI和I2C线路在相同引脚上多路复用。为了实现SPI和I2C接口的功能,3D Hall 7 Click板上有用于通信接口选择的跳线。因此,通信接口选择过程依赖于切换名为COMM SEL的适当SMD跳线。请注意,所有I2C/SPI组跳线需要切换到同一侧:所有三个跳线应焊接为I2C或SPI。如果其中一个与其他跳线相反,则可能无法与IC通信。随着物联网的引入,功耗成为一个大问题。低功耗模式的工作能力是每个用于任何类

型物联网网络的设备的必备功能。AK09970N磁传感器具有掉电模式、单次测量模式和七种连续测量模式,允许用户在采样频率、测量精度和功耗之间实现完美平衡。功耗与数据输出刷新率(ODR)密切相关。AK09970N磁传感器还具有强大的可编程中断引擎,它允许通过两个中断引脚(INT和ODINT)信号化许多事件源,这些引脚分别从传感器路由到mikroBUS™的INT和AN引脚。中断引擎的一个非常有用的功能是信号化数据准备就绪事件。这样,主机MCU不必轮询传感器以获取数据。数据准备好读取时,传感器可以简单地触发中断。中断引擎还允许对中断信号进行一些其他自定义,例如磁传感器溢出、ADC溢出和开关事件。传感器根据磁场强度提供原始数据输出。测量受许多因素影响:IC之间的轻微制造差异会影响读数,甚至同一IC内霍尔板

之间的轻微差异也可能影响精度,尽管IC包含高度匹配的感应元件。此外,海拔和温度变化可能会影响读数。因此,IC配备了温度独立参考电压,从而最大限度地减少了上述不利因素的影响。电源模式、数据输出速率、每个轴的中断阈值和其他工作参数,包括I2C接口的可用性,都包含在AK09970N磁传感器的配置寄存器中。传感器高度可配置,具有许多配置选项。AK09970N数据手册包含所有寄存器及其功能的详细说明。然而,3D Hall 7软件库包含简化函数,允许执行直观的读数,减少了设备正确初始化和配置所需的步骤。此Click板™只能在3.3V逻辑电压级操作。在使用不同逻辑电平的MCU之前,板必须执行适当的逻辑电压电平转换。此外,它配备了一个包含函数和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

3D Hall 7 Click top side image
3D Hall 7 Click bottom side image

功能概述

开发板

EasyPIC v8 是一款专为快速开发嵌入式应用的需求而特别设计的开发板。它支持许多高引脚计数的8位PIC微控制器,来自Microchip,无论它们的引脚数量如何,并且具有一系列独特功能,例如首次集成的调试器/程序员。开发板布局合理,设计周到,使得最终用户可以在一个地方找到所有必要的元素,如开关、按钮、指示灯、连接器等。得益于创新的制造技术,EasyPIC v8 提供了流畅而沉浸式的工作体验,允许在任何情况下、任何地方、任何时候都能访问。

EasyPIC v8 开发板的每个部分都包含了使同一板块运行最高效的必要组件。除了先进的集成CODEGRIP程 序/调试模块,该模块提供许多有价值的编程/调试选项和与Mikroe软件环境的无缝集成外,该板还包括一个干净且调节过的开发板电源供应模块。它可以使用广泛的外部电源,包括电池、外部12V电源供应和通过USB Type-C(USB-C)连接器的电源。通信选项如USB-UART、USB DEVICE和CAN也包括在内,包括 广受好评的mikroBUS™标准、两种显示选项(图形和

基于字符的LCD)和几种不同的DIP插座。这些插座覆盖了从最小的只有八个至四十个引脚的8位PIC MCU的广泛范围。EasyPIC v8 是Mikroe快速开发生态系统的一个组成部分。它由Mikroe软件工具原生支持,得益于大量不同的Click板™(超过一千块板),其数量每天都在增长,它涵盖了原型制作和开发的许多方面。

EasyPIC v8 horizontal image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

PIC18F47K42

建筑

PIC

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

Microchip

引脚数

40

RAM (字节)

8192

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Interrupt 2
RA2
AN
Reset
RE1
RST
SPI Chip Select
RE0
CS
SPI Clock
RC3
SCK
SPI Data OUT
RC4
MISO
SPI Data IN
RC5
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
Interrupt 1
RB0
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
RC3
SCL
I2C Data
RC4
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

3D Hall 7 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

EasyPIC v8 front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以EasyPIC v8作为您的开发板开始。

EasyPIC v8 front image hardware assembly
GNSS2 Click front image hardware assembly
MCU DIP 40 hardware assembly
EasyPIC v8 Access DIPMB 1 - upright/background hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
NECTO Compiler Selection Step Image hardware assembly
NECTO Output Selection Step Image hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Necto DIP image step 7 hardware assembly
Necto image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Necto PreFlash Image 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

该库包含 3D Hall 7 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • c3dhall7_get_axis_data - 获取轴数据函数

  • c3dhall7_get_status - 获取测量状态函数

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 3dHall7 Click example
 * 
 * # Description
 * Read the position of magnetic
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes driver init, test communication and configuration device for measurement.
 * 
 * ## Application Task  
 * Reads 3 Axis of the magnetic sensor and logs this data to USBUART every 500ms.
 * 
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "c3dhall7.h"

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

static c3dhall7_t c3dhall7;
static log_t logger;

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

void application_init (  )
{
    c3dhall7_dev_info_t info;
    uint8_t red_data;

    log_cfg_t log_cfg;
    c3dhall7_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.

    c3dhall7_cfg_setup( &cfg );
    C3DHALL7_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    c3dhall7_init( &c3dhall7, &cfg );
    
    c3dhall7_device_reset( &c3dhall7 );

    // Test communication 
    c3dhall7_device_info( &c3dhall7, &info );
    if ( info.device_id == C3DHALL7_DEVICE_ID )
    {
        log_printf( &logger, "---- Communication [ OK ]!!! ----\r\n" );
    }
    else
    {
        log_printf( &logger, "---- Communication [ ERROR ]!!! ----\r\n" );

        for ( ; ; );
    }

    // Configuration 
    c3dhall7_default_cfg ( &c3dhall7 );
}

void application_task ( void )
{
    c3dhall7_axis_t axis;

    c3dhall7_get_axis_data( &c3dhall7, &axis );
    
    log_printf( &logger, "---- Measurement data of magnetic sensor ----\r\n" );
    
    log_printf( &logger, "X axis: %d \r\n", axis.x );

    log_printf( &logger, "Y axis: %d \r\n", axis.y );

    log_printf( &logger, "Z axis: %d \r\n", axis.z );
    
    log_printf( &logger, "---------------------------------------------\r\n");
    Delay_ms( 500 );
}

void main ( void )
{
    application_init( );

    for ( ; ; )
    {
        application_task( );
    }
}

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

额外支持

资源

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