初学者
10 分钟

使用AK09919和ATmega328为地图旋转和用户定向提供准确的航向信息

适用于定制行人导航系统或地图航向应用的三轴磁力计

Compass 8 Click with Arduino UNO Rev3

已发布 7月 01, 2024

点击板

Compass 8 Click

开发板

Arduino UNO Rev3

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega328

将您的项目转变为一个精确的数字罗盘,适用于需要精确方向和方位的应用

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Compass 8 Click 基于 AKM Semiconductor 的 AK09919,这是一款 3 轴电子罗盘 IC,专为精确罗盘应用而设计。AK09919 使用高灵敏度霍尔传感器技术,具有 0.15µT/LSB 的典型灵敏度,可以检测 X、Y 和 Z 轴上的地磁。它集成了磁传感器、传感器驱动电路、信号放大链和信号处理的算术电路。AK09919 的主要特点包括多种操作模式,如关机、单次测量、连续测量和自检模式。关机模式在设备不使用时节省能源,单次测量模式允许按需进行精确读数,连续测量模式为实时应用提供持续数据,自检模式确保传感器正常工作。此外,磁传感器溢出监视功能管理磁传感器中的溢出情况,确保即使在强磁场中也能获得准确

读数。AK09919 还具有内置振荡器,提供稳定的内部时钟源,保持一致的性能和时间准确性。上电复位电路确保设备在上电时正确初始化,防止错误读数。自检功能使用内部磁源,无需外部设备即可验证传感器的准确性和功能。内置磁灵敏度调节电路优化了不同环境和应用中的性能。此外,16 样本 FIFO 数据缓冲区允许高效的数据处理,减少了频繁的处理器干预需求。此板非常适合连续数据采集的地图航向和行人导航系统应用。Compass 8 Click 使用标准 I2C 双线接口与 MCU 通信,最大时钟频率为 400kHz,完全可以通过软件寄存器调整。AK09919 不需要特定的上电顺序,但其接口和逻辑部分需要 1.8V 电压才能正常工

作。因此,使用了一个小型调节 LDO AP2112,从 mikroBUS™ 电源轨提供 1.8V。这个调节器可以通过 mikroBUS™ 插座的 EN 引脚激活,同时提供设备使能功能。由于传感器运行需要 1.8V 电源,此 Click board™ 还具有 PCA9306 电压电平转换器,使 AK09919 能够正确地与 3.3V 和 5V MCU 一起工作。此 Click board™ 可以在 3.3V 或 5V 逻辑电压水平下工作,通过 VCC SEL 跳线选择。因此,3.3V 和 5V 的 MCU 都可以正确使用通信线。此外,此 Click board™ 配备了包含易于使用的函数和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

Compass 8 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Arduino UNO 是围绕 ATmega328P 芯片构建的多功能微控制器板。它为各种项目提供了广泛的连接选项,具有 14 个数字输入/输出引脚,其中六个支持 PWM 输出,以及六个模拟输入。其核心组件包括一个 16MHz 的陶瓷谐振器、一个 USB 连接器、一个电

源插孔、一个 ICSP 头和一个复位按钮,提供了为板 子供电和编程所需的一切。UNO 可以通过 USB 连接到计算机,也可以通过 AC-to-DC 适配器或电池供电。作为第一个 USB Arduino 板,它成为 Arduino 平台的基准,"Uno" 符号化其作为系列首款产品的地

位。这个名称选择,意为意大利语中的 "一",是为了 纪念 Arduino Software(IDE)1.0 的推出。最初与 Arduino Software(IDE)版本1.0 同时推出,Uno 自此成为后续 Arduino 发布的基础模型,体现了该平台的演进。

Arduino UNO Rev3 double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

AVR

MCU 内存 (KB)

32

硅供应商

Microchip

引脚数

32

RAM (字节)

2048

你完善了我!

配件

Click Shield for Arduino UNO 具有两个专有的 mikroBUS™ 插座,使所有 Click board™ 设备能够轻松与 Arduino UNO 板进行接口连接。Arduino UNO 是一款基于 ATmega328P 的微控制器开发板,为用户提供了一种经济实惠且灵活的方式来测试新概念并构建基于 ATmega328P 微控制器的原型系统,结合了性能、功耗和功能的多种配置选择。Arduino UNO 具有 14 个数字输入/输出引脚(其中 6 个可用作 PWM 输出)、6 个模拟输入、16 MHz 陶瓷谐振器(CSTCE16M0V53-R0)、USB 接口、电源插座、ICSP 头和复位按钮。大多数 ATmega328P 微控制器的引脚都连接到开发板左右两侧的 IO 引脚,然后再连接到两个 mikroBUS™ 插座。这款 Click Shield 还配备了多个开关,可执行各种功能,例如选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平,以及选择 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电压转换器使用任何 Click board™,无论 Click board™ 运行在 3.3V 还是 5V 逻辑电压电平。一旦将 Arduino UNO 板与 Click Shield for Arduino UNO 连接,用户即可访问数百种 Click board™,并兼容 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的设备。

Click Shield for Arduino UNO accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
Device Enable
PD2
RST
ID COMM
PB2
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
NC
NC
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PC5
SCL
I2C Data
PC4
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Compass 8 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Arduino UNO Rev3作为您的开发板开始。

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly
Arduino UNO Rev3 front image hardware assembly
Barometer 13 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Arduino UNO Rev3 MB 1 - upright/background 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
Arduino UNO 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

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 Compass 8 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • compass8_get_magnetic_data - 此函数通过 I2C 串行接口读取原始磁传感器测量数据,并计算磁通密度 [微特斯拉]

  • compass8_set_operation_mode - 此函数通过 I2C 串行接口设置所需的传感器操作模式

  • compass8_sw_reset - 此函数通过 I2C 串行接口执行软件重置

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 Compass 8 Click example
 *
 * # Description
 * This library contains API for the Compass 8 Click driver.
 * The library initializes and defines the I2C drivers to 
 * write and read data from registers, as well as the default 
 * configuration for reading measurement data.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * The initialization of the I2C module, log UART, and additional pins.
 * After the driver init, the app executes a default configuration.
 *
 * ## Application Task
 * This example demonstrates the use of the Compass 8 Click board.
 * Measures and displays magnetic flux density in microtesla (uT) for X-axis, Y-axis, and Z-axis.
 * Results are being sent to the UART Terminal, where you can track their changes.
 *
 * @author Nenad Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "compass8.h"

static compass8_t compass8;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    compass8_cfg_t compass8_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.
    compass8_cfg_setup( &compass8_cfg );
    COMPASS8_MAP_MIKROBUS( compass8_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == compass8_init( &compass8, &compass8_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( COMPASS8_ERROR == compass8_default_cfg ( &compass8 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    compass8_axes_t axis; 
    if ( COMPASS8_OK == compass8_get_magnetic_data( &compass8, &axis ) ) 
    {
        log_printf( &logger, " X-axis: %.2f uT\r\n", axis.x );
        log_printf( &logger, " Y-axis: %.2f uT\r\n", axis.y );
        log_printf( &logger, " Z-axis: %.2f uT\r\n", axis.z );
        log_printf( &logger,  "--------------------\r\n" );
        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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