磁力计LIS2MDL开发(1)----轮询获取磁力计数据

概述

本文将介绍如何使用 LIS2MDL 传感器来读取数据。主要步骤包括初始化传感器接口、验证设备ID、配置传感器的数据输出率和滤波器，以及通过轮询方式持续读取磁力数据和温度数据。读取到的数据会被转换为适当的单位并通过串行通信输出。
这个传感器常用于多种电子设备中，以提供精确的磁场强度数据，从而用于指南针应用、位置追踪或者动作检测等功能。

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样品申请

https://www.wjx.top/vm/OhcKxJk.aspx#

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通信模式

对于LIS2MDL，可以使用SPI或者IIC进行通讯。
最小系统图如下所示。

在CS管脚为1的时候，为IIC模式

本文使用的板子原理图如下所示。

速率

该模块支持的速度为普通模式(100k)、快速模式(400k)、快速模式+(1M)、高速模式(3.4M)。

生成STM32CUBEMX

用STM32CUBEMX生成例程，这里使用MCU为STM32WB55RG。
配置时钟树，配置时钟为32M。

串口配置

查看原理图，PB6和PB7设置为开发板的串口。

配置串口。

IIC配置

配置IIC为快速模式，速度为400k。

CS设置

串口重定向

打开魔术棒，勾选MicroLIB

在main.c中，添加头文件，若不添加会出现 identifier “FILE” is undefined报错。

/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "stdio.h"
/* USER CODE END Includes */

函数声明和串口重定向：

/* USER CODE BEGIN PFP */
int fputc(int ch, FILE *f){
	HAL_UART_Transmit(&huart1 , (uint8_t *)&ch, 1, 0xFFFF);
	return ch;
}
/* USER CODE END PFP */

参考程序

https://github.com/STMicroelectronics/lis2mdl-pid

初始换管脚

使能CS为高电平，配置为IIC模式。

	printf("123123123\n");
  /* Initialize mems driver interface */
  stmdev_ctx_t dev_ctx;
  dev_ctx.write_reg = platform_write;
  dev_ctx.read_reg = platform_read;
  dev_ctx.handle = &SENSOR_BUS;

  HAL_GPIO_WritePin(LIS2MDL_CS_GPIO_Port, LIS2MDL_CS_Pin, GPIO_PIN_SET);

  /* Wait sensor boot time */
  platform_delay(BOOT_TIME);

获取ID

可以向WHO_AM_I (4Fh)获取固定值，判断是否为0x40

is2mdl_device_id_get为获取函数。

对应的获取ID驱动程序,如下所示。

  /* Wait sensor boot time */
  platform_delay(BOOT_TIME);
  /* Check device ID */
  lis2mdl_device_id_get(&dev_ctx, &whoamI);
	printf("LIS2MDL_ID=0x%x,whoamI=0x%x\n",LIS2MDL_ID,whoamI);
  if (whoamI != LIS2MDL_ID)
    while (1) {
      /* manage here device not found */
    }

复位操作

可以向CFG_REG_A (60h)的SOFT_RST寄存器写入1进行复位。

lis2mdl_reset_set为重置函数。

对应的驱动程序,如下所示。

 /* Restore default configuration */
  lis2mdl_reset_set(&dev_ctx, PROPERTY_ENABLE);

  do {
    lis2mdl_reset_get(&dev_ctx, &rst);
  } while (rst);

BDU设置

在很多传感器中，数据通常被存储在输出寄存器中，这些寄存器分为两部分：MSB和LSB。这两部分共同表示一个完整的数据值。例如，在一个加速度计中，MSB和LSB可能共同表示一个加速度的测量值。
连续更新模式（BDU = ‘0’）：在默认模式下，输出寄存器的值会持续不断地被更新。这意味着在你读取MSB和LSB的时候，寄存器中的数据可能会因为新的测量数据而更新。这可能导致一个问题：当你读取MSB时，如果寄存器更新了，接下来读取的LSB可能就是新的测量值的一部分，而不是与MSB相对应的值。这样，你得到的就是一个“拼凑”的数据，它可能无法准确代表任何实际的测量时刻。
块数据更新（BDU）模式（BDU = ‘1’）：当激活BDU功能时，输出寄存器中的内容不会在读取MSB和LSB之间更新。这就意味着一旦开始读取数据（无论是先读MSB还是LSB），寄存器中的那一组数据就被“锁定”，直到两部分都被读取完毕。这样可以确保你读取的MSB和LSB是同一测量时刻的数据，避免了读取到代表不同采样时刻的数据。
简而言之，BDU位的作用是确保在读取数据时，输出寄存器的内容保持稳定，从而避免读取到拼凑或错误的数据。这对于需要高精度和稳定性的应用尤为重要。
可以向CTRL3 (12h)的BDU寄存器写入1进行开启。

对应的驱动程序,如下所示。

  /* Enable Block Data Update */
  lis2mdl_block_data_update_set(&dev_ctx, PROPERTY_ENABLE);

设置速率

速率可以通过CFG_REG_A (60h)的ODR设置速率。

设置速率可以使用如下函数。

  /* Set Output Data Rate */
  lis2mdl_data_rate_set(&dev_ctx, LIS2MDL_ODR_10Hz);

启用偏移消除

LIS2MDL 磁力计的配置寄存器（CFG_REG_B）的OFF_CANC - 这个位用于启用或禁用偏移消除。
这意味着每次磁力计准备输出新的测量数据时，它都会自动进行偏移校准，以确保数据的准确性。这通常用于校准传感器，以消除由于传感器偏移或环境因素引起的任何误差。

  /* Set / Reset sensor mode */
  lis2mdl_set_rst_mode_set(&dev_ctx, LIS2MDL_SENS_OFF_CANC_EVERY_ODR);

开启温度补偿

开启温度补偿可以通过CFG_REG_A (60h)的COMP_TEMP_EN进行配置。

  /* Enable temperature compensation */
  lis2mdl_offset_temp_comp_set(&dev_ctx, PROPERTY_ENABLE);

设置为连续模式

LIS2MDL 磁力计 CFG_REG_A (60h) 配置寄存器的MD1 和 MD0 - 这两个位用于选择设备的工作模式。
00 - 连续模式，设备连续进行测量并将结果放在数据寄存器中。
01 - 单次模式，设备进行单次测量，然后返回到空闲模式。
10 和 11 - 空闲模式，设备被置于空闲模式，但I2C和SPI接口仍然激活

  /* Set device in continuous mode */
  lis2mdl_operating_mode_set(&dev_ctx, LIS2MDL_CONTINUOUS_MODE);

轮询读取数据

对于数据是否准备好，可以查看STATUS_REG (67h)的Zyxda位，判断是否有新数据到达。

    uint8_t reg;
    /* Read output only if new value is available */
    lis2mdl_mag_data_ready_get(&dev_ctx, &reg);

数据OUTX_L_REG(68h)-OUTZ_H_REG(6Dh)获取。

      /* Read magnetic field data */
      memset(data_raw_magnetic, 0x00, 3 * sizeof(int16_t));
      lis2mdl_magnetic_raw_get(&dev_ctx, data_raw_magnetic);
      magnetic_mG[0] = lis2mdl_from_lsb_to_mgauss(data_raw_magnetic[0]);
      magnetic_mG[1] = lis2mdl_from_lsb_to_mgauss(data_raw_magnetic[1]);
      magnetic_mG[2] = lis2mdl_from_lsb_to_mgauss(data_raw_magnetic[2]);

主程序

 /* USER CODE BEGIN 2 */
	printf("123123123\n");
  /* Initialize mems driver interface */
  stmdev_ctx_t dev_ctx;
  dev_ctx.write_reg = platform_write;
  dev_ctx.read_reg = platform_read;
  dev_ctx.handle = &SENSOR_BUS;

  HAL_GPIO_WritePin(LIS2MDL_CS_GPIO_Port, LIS2MDL_CS_Pin, GPIO_PIN_SET);

  /* Wait sensor boot time */
  platform_delay(BOOT_TIME);



  /* Check device ID */
  lis2mdl_device_id_get(&dev_ctx, &whoamI);
	printf("LIS2MDL_ID=0x%x,whoamI=0x%x\n",LIS2MDL_ID,whoamI);
  if (whoamI != LIS2MDL_ID)
    while (1) {
      /* manage here device not found */
    }

  /* Restore default configuration */
  lis2mdl_reset_set(&dev_ctx, PROPERTY_ENABLE);

  do {
    lis2mdl_reset_get(&dev_ctx, &rst);
  } while (rst);

  /* Enable Block Data Update */
  lis2mdl_block_data_update_set(&dev_ctx, PROPERTY_ENABLE);
  /* Set Output Data Rate */
  lis2mdl_data_rate_set(&dev_ctx, LIS2MDL_ODR_10Hz);
  /* Set / Reset sensor mode */
  lis2mdl_set_rst_mode_set(&dev_ctx, LIS2MDL_SENS_OFF_CANC_EVERY_ODR);
  /* Enable temperature compensation */
  lis2mdl_offset_temp_comp_set(&dev_ctx, PROPERTY_ENABLE);
  /* Set device in continuous mode */
  lis2mdl_operating_mode_set(&dev_ctx, LIS2MDL_CONTINUOUS_MODE);
  /* USER CODE END 2 */
  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
		
    uint8_t reg;
    /* Read output only if new value is available */
    lis2mdl_mag_data_ready_get(&dev_ctx, &reg);

    if (reg) {
      /* Read magnetic field data */
      memset(data_raw_magnetic, 0x00, 3 * sizeof(int16_t));
      lis2mdl_magnetic_raw_get(&dev_ctx, data_raw_magnetic);
      magnetic_mG[0] = lis2mdl_from_lsb_to_mgauss(data_raw_magnetic[0]);
      magnetic_mG[1] = lis2mdl_from_lsb_to_mgauss(data_raw_magnetic[1]);
      magnetic_mG[2] = lis2mdl_from_lsb_to_mgauss(data_raw_magnetic[2]);
      printf("Magnetic field [mG]:%4.2f\t%4.2f\t%4.2f\r\n",magnetic_mG[0], magnetic_mG[1], magnetic_mG[2]);

      /* Read temperature data */
      memset(&data_raw_temperature, 0x00, sizeof(int16_t));
      lis2mdl_temperature_raw_get(&dev_ctx, &data_raw_temperature);
      temperature_degC = lis2mdl_from_lsb_to_celsius(data_raw_temperature);
      printf("Temperature [degC]:%6.2f\r\n",temperature_degC); 
    
    }		
		HAL_Delay(10);
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}      

演示