Matrix - 3-Axis Digital Compass

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English

1 介绍

3-Axis Digital Accelerometer

模块Matrix-3_Axis_Digital_Compass上搭载了一颗HMC5883L芯片,HMC5883L是Honeywel公司的一款三轴数字指南针芯片,12-bit ADC,精度可达1~2度,采用I2C方式通讯。此配件集成了3.3V电源转换IC给HMC5883L供电,您只需连接5V电源和主控的I2C接口就可以使用。


2 特性

  • I2C,3.3V
  • 1~2度精度
  • 2.54mm排针接口,接线方便,通用性强
  • PCB尺寸(mm):16x16

重力加速度PCB

引脚说明:

  • GND===>接地
  • 5V ===>接5V
  • SCL===>I2C SCL
  • SDA===>I2C SDA

3 工作原理

  • HMC5883L 是一款小巧的高集成三轴数字指南针芯片,包含最先进的高分辨率HMC118X系列磁阻传感器,并附带Honeywel专利的集成电路包括放大器、自动消磁驱动器、偏差校准、能使指南针精度控制在1°~2°的12位模数转换器,能在±8高斯的磁场中实现5毫高斯分辨率测量。
  • 片内的磁阻元件两两对齐,形成一个共同的敏感轴(如图上的箭头所示),在磁场存在的情况下,磁阻传感器的变化将引起跨电桥输出电压的相应变动。随着磁场在敏感方向上不断增强,电压也就正向增长,输出与沿着该轴方向上的磁阻元件变化成比例,其他磁阻电桥放置在正交方向上,就能精密测量其他方向的磁场强度。 传感器内部还可产生标准磁场而进行的自测试(不论是正向配置还是负向配置),再去测量此标准磁场强度并输出。
  • 这里采用I2C通信,接线方式如下图:

三轴重力加速度

4 下载Matrix源码

Matrix配件相关的代码是完全是开源的,统一由一个仓库进行管理:git://github.com/friendlyarm/matrix.git
该仓库里不同的分支代表着Matrix配件所支持的不同开发板。

  • matrix-nanopi分支包含了matrix对NanoPi的支持;
  • matrix-tiny4412分支包含了matrix对Tiny4412的支持;
  • matrix-raspberrypi分支包含了matrix对RaspberryPi的支持;

在主机PC上安装git,以Ubuntu14.04为例

$ sudo apt-get install git

克隆matrix配件代码仓库

$ git clone git://github.com/friendlyarm/matrix.git

克隆完成后会得到一个matrix目录,里面存放着所有matrix配件的代码。

5 与NanoPi连接使用

5.1 准备工作

在NanoPi上运行Debian系统,安装并使用相应的编译器。参考wiki:[[1]]

5.2 硬件连接

参考下图连接模块Matrix-3_Axis_Digital_Compass和NanoPi
matrix-3_axis_digital_compass_nanopi

5.3 编译测试程序

进入matrix代码仓库,切换到matrix-nanopi分支

$ cd matrix
$ git checkout matrix-nanopi

编译matrix配件代码

$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- clean
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- install

注意:请确保你的主机PC当前使用的交叉编译器为NanoPi-Debian配套的arm-linux-gcc.4.4.3。
编译出来的库文件位于install/lib目录下,而测试程序则位于install/bin目录下,模块Matrix-3_Axis_Digital_Compass对应的测试程序为matrix-3_axis_digital_compass。

5.4 运行测试程序

拷贝matrix相关的库文件和测试程序到NanoPi的文件系统上

$ cp install/bin/* nanopi_rootfs/bin/
$ cp install/lib/* nanopi_rootfs/lib/ -d

然后启动NanoPi,在Debian的shell终端中执行如下命令运行模块Matrix-3_Axis_Digital_Compass的测试程序

$ matrix-3_axis_digital_compass

5.5 代码展示

int main(int argc, char ** argv)
{
    int devFD;
    double angle;
 
    if ((devFD = hmc5883Init()) == -1) {
        printf("Fail to init hmc5883\n");
        return -1;
    }
 
    if ((angle = hmc5883Read(devFD)) == -1) {
        printf("Fail to read hmc5883\n");
        hmc5883DeInit(devFD);
        return -1;
    }
    printf("The angle is %f\n", angle);
    printf("You are heading ");
    if((angle < 22.5) || (angle > 337.5 )) {           
        printf("South\n");
    }
    else if((angle > 22.5) && (angle < 67.5 )) {
        printf("South-West\n");
    }
    else if((angle > 67.5) && (angle < 112.5 )) {  
        printf("West\n");
    }
    else if((angle > 112.5) && (angle < 157.5 )) {  
        printf("North-West\n");
    }
    else if((angle > 157.5) && (angle < 202.5 )) {   
        printf("North\n");
    }
    else if((angle > 202.5) && (angle < 247.5 )) {  
        printf("NorthEast\n");
    }
    else if((angle > 247.5) && (angle < 292.5 )) {  
        printf("East\n");
    }
    else if((angle > 292.5) && (angle < 337.5 )) {   
        printf("SouthEast\n");
    }
    hmc5883DeInit(devFD);
    return 0;
}

6 与Tiny4412连接使用

6.1 准备工作

参考Tiny4412光盘里的《友善之臂Ubuntu使用手册》,在Tiny4412上运行UbuntuCore系统,安装并使用相应的编译器。
注意:只能使用Tiny4412SDK-1506的底板。

6.2 硬件连接

参考下图连接模块Matrix-3_Axis_Digital_Compass和Tiny4412
matrix-3_axis_digital_compass_tiny4412

6.3 编译测试程序

进入matrix代码仓库,切换到matrix-tiny4412分支

$ cd matrix
$ git checkout matrix-tiny4412

编译matrix配件代码

$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- clean
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- install

注意:请确保你的主机PC当前使用的交叉编译器为tiny4412-UbuntuCore配套的arm-linux-gnueabihf-gcc-4.7.3。
编译出来的库文件位于install/lib目录下,而测试程序则位于install/bin目录下,模块Matrix-3_Axis_Digital_Compassr对应的测试程序为matrix-3_axis_digital_compass。

6.4 运行测试程序

拷贝matrix相关的库文件和测试程序到Tiny4412的UbuntuCore的文件系统上

$ cp install/bin/* tiny4412_rootfs/bin/
$ cp install/lib/* tiny4412_rootfs/lib/ -d

然后启动Tiny4412,在UbuntuCore的shell终端中执行如下命令运行模块Matrix-Buzzer的测试程序

$ matrix-3_axis_digital_compass

6.5 代码展示

int main(int argc, char ** argv)
{
    int devFD;
    double angle;
 
    if ((devFD = hmc5883Init()) == -1) {
        printf("Fail to init hmc5883\n");
        return -1;
    }
 
    if ((angle = hmc5883Read(devFD)) == -1) {
        printf("Fail to read hmc5883\n");
        hmc5883DeInit(devFD);
        return -1;
    }
    printf("The angle is %f\n", angle);
    printf("You are heading ");
    if((angle < 22.5) || (angle > 337.5 )) {           
        printf("South\n");
    }
    else if((angle > 22.5) && (angle < 67.5 )) {
        printf("South-West\n");
    }
    else if((angle > 67.5) && (angle < 112.5 )) {  
        printf("West\n");
    }
    else if((angle > 112.5) && (angle < 157.5 )) {  
        printf("North-West\n");
    }
    else if((angle > 157.5) && (angle < 202.5 )) {   
        printf("North\n");
    }
    else if((angle > 202.5) && (angle < 247.5 )) {  
        printf("NorthEast\n");
    }
    else if((angle > 247.5) && (angle < 292.5 )) {  
        printf("East\n");
    }
    else if((angle > 292.5) && (angle < 337.5 )) {   
        printf("SouthEast\n");
    }
    hmc5883DeInit(devFD);
    return 0;
}

7 与RaspberryPi连接使用

8 与Arduino连接使用

9 相关资料