Difference between revisions of "Matrix - Analog to Digital Converter/zh"

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[[Matrix - Analog to Digital Converter|English]]
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[[Matrix - 3-Axis Digital Compass|English]]
  
 
==介绍==
 
==介绍==
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[[File:ADC.png|thumb|Analog to Digital Converter]]
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[[File:Matrix-3_Axis_Digital_Compass.jpg|thumb|3-Axis Digital Compass]]
−
* 模块Matrix-Analog_to_Digital_Converter是一款单片、单电源低功耗的八位CMOS数据采集器件。
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* 模块Matrix-3_Axis_Digital_Compass的功能为测量方向，相当于指南针。
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* 搭载了PCF8591芯片，共有4 个模拟输入、一个输出和一个串行I2C 总线接口。3 个地址引脚A0、A1 和A2 用于编程硬件地址，允许将最多8个器件连接至I2C总线而不需要额外硬件。器件的地址、控制和数据通过两线双向I2C总线传输。
+
* 搭载了一颗HMC5883L芯片，HMC5883L利用霍尼韦尔的各种异性磁阻的（AMR）技术，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。这些传感器的固态结构结合非常低的横轴灵敏度目的是测量方向和地球磁场的大小，采用I2C方式通讯。
−
* I2C地址被配置为1001000x，参考电压跟电源电压一样，即采集范围是地到电源。
+
* 集成了3.3V电源转换IC给HMC5883L供电，只需连接5V电源和主控的I2C接口就可以使用。
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* 电源输入范围是2.5V-6.0V，2.54mm排针中的5V是电源输入脚，但是如果您需要采集0-3.3V的模拟信号，而又不想降低采集精度，可以把电源输入改为3.3V。
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==特性==
 
==特性==
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* 宽电源电压输入，2.5V-6.0V
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* I2C，3.3V
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* I2C接口，3.3V/5V
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* 1～2度精度
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* 8-bit A/D x4
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* 8-bit D/A x1
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* 体积小巧， 带固定孔，方便嵌入到外壳
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* 2.54mm排针接口，接线方便，通用性强
 
* 2.54mm排针接口，接线方便，通用性强
−
* PCB尺寸（mm）：16x24
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* PCB尺寸（mm）：16x16
−
[[File:adcpcb.png|frameless|400px|模数PCB]]
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[[File:Matrix-3_Axis_Digital_Compass_pcb.png|frameless|400px|3-Axis Digital Compass Size]]
  
 
* 引脚说明:
 
* 引脚说明:
 
{| class="wikitable"
 
{| class="wikitable"
 
|-
 
|-
−
|名称   || 描述      
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|名称 || 描述
 
|-
 
|-
 
|SDA    || I2C SDA
 
|SDA    || I2C SDA
Line 30: Line 26:
 
|-
 
|-
 
|GND    || 地
 
|GND    || 地
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|-
 
−
|AOUT  || 模拟输出通道
 
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|A3    || 模拟输入通道3
 
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|-
 
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|A2    || 模拟输入通道2
 
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|-
 
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|A1    || 模拟输入通道1
 
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|A0    || 模拟输入通道0
 
 
|}
 
|}
  
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==工作原理==
+
==工作原理==  
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芯片PCF8591是用i2c总线进行串行输入/输出，因此模块上的SDA、SCL两个引脚可以接到开发板的I2C的SDA、SCL两个引脚上。模块上还有AINT0-AINT4引脚为外部模拟输入可编程为单端或差分输入，要注意外接的模拟电压输入范围在0—VDD。
+
*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。
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<br>
+
*HMC5883LL 通过两线I2C 总线系统作为一个从机装置进行通信。数据传输速率是标准模式100kbps 或400kbps 速率。总线位格式是一个8 位数据/地址传送和1 位应答位。格式的数据字节（有效载荷）应区分HMC5883L 从机上的大小写的ASCII 字符或二进制数据，以及返回的二进制数据。负二进制值将是以二进制的补码形式（这涉及到后面读到的数据判断有没有超过正数范围）。
−
1、PCF8591在I2C总线系统通过激活来发送一个有效的地址到设备中，可编程地址必须根据地址引脚A0、A1、A2来设置。I2C协议中信息发送开始后发送的第一个字节是地址信息，地址字节的最后一位是用于设置以后数据传输方向的读/写位。
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+
−
2、发送到PCF8591 的第二个字节将被存储在控制寄存器，用于控制器件功能。控制寄存器的高半字节用于允许模拟输出，和将模拟输入编程为单端或差分输入。低半字节选择一个由高半字节定义的模拟输入通道。
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<br>
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−
3、在A/D 转换周期将临时使用片上D/A 转换器和高增益比较器。一个A/D 转换周期总是开始于发送一个有效读模式地址给PCF8591 之后。A/D 转换周期在应答时钟脉冲的后沿被触发，并在传输前一次转换结果时执行A/D转换器采用。
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==下载Matrix源码==
 
==下载Matrix源码==
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Matrix配件相关的代码是完全开源的，统一由一个仓库进行管理：git://github.com/friendlyarm/matrix.git <br>
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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 <br>
 
该仓库里不同的分支代表着Matrix配件所支持的不同开发板。<br>
 
该仓库里不同的分支代表着Matrix配件所支持的不同开发板。<br>
 
* nanopi分支用于支持NanoPi；
 
* nanopi分支用于支持NanoPi；
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$ git clone git://github.com/friendlyarm/matrix.git
 
$ git clone git://github.com/friendlyarm/matrix.git
 
</syntaxhighlight>
 
</syntaxhighlight>
−
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。
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克隆完成后会得到一个名为matrix的目录，里面存放着所有Matrix配件的代码。
  
 
==与NanoPi 2连接使用==
 
==与NanoPi 2连接使用==
−
===准备工作===
 
−
在NanoPi 2上运行Debian系统，然后在主机PC上安装并使用相应的编译器, 参考wiki: [[NanoPi_2/zh|NanoPi_2]] & [[How_to_build_the_Compiling_Environment/zh|How to Build the Compiling Environment]]。<br>
 
−
注意: 只有使用s5p4418-nanopi2-matrix分支编译出来的内核才能配合Matrix配件正常工作。<br>
 
−
下载NanoPi 2内核源代码并编译：<br>
 
−
<syntaxhighlight lang="bash">
 
−
$ git clone https://github.com/friendlyarm/linux-3.4.y.git
 
−
$ cd linux-3.4.y
 
−
$ git checkout s5p4418-nanopi2-matrix
 
−
$ make nanopi2_linux_defconfig
 
−
$ touch .scmversion
 
−
$ make
 
−
</syntaxhighlight>
 
−
编译好后的uImage位于内核源码arch/arm/boot/目录下，把该uImage替换掉SD卡boot分区上的uImage即可。<br>
 
−
 
 
===硬件连接===
 
===硬件连接===
−
参考下图连接模块Matrix-Analog_to_Digital_Converter和NanoPi 2：<br>
+
参考下图连接模块Matrix-3_Axis_Digital_Compass和NanoPi 2：<br>
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[[File:Matrix-Analog_to_Digital_Converter_nanopi_2.jpg|frameless|600px|Matrix-Analog_to_Digital_Converter_nanopi_2]]
+
[[File:Matrix-3_Axis_Digital_Compass_nanopi_2.jpg|frameless|600px|Matrix-3_Axis_Digital_Compass_nanopi_2]]
  
 
连接说明：
 
连接说明：
 
{| class="wikitable"
 
{| class="wikitable"
 
|-
 
|-
−
|Matrix-Analog_to_Digital_Converter || NanoPi 2      
+
|Matrix-3_Axis_Digital_Compass || NanoPi 2    
 
|-
 
|-
 
|SDA    || Pin3
 
|SDA    || Pin3
Line 118: Line 84:
 
</syntaxhighlight>
 
</syntaxhighlight>
 
注意：请确保你的主机PC当前使用的交叉编译器为NanoPi 2配套的arm-linux-gcc.4.8.5。<br>
 
注意：请确保你的主机PC当前使用的交叉编译器为NanoPi 2配套的arm-linux-gcc.4.8.5。<br>
−
编译成功后库文件位于install/lib目录下，而测试程序则位于install/usr/bin目录下，模块Matrix-Analog_to_Digital_Converter对应的测试程序为matrix-adc。<br>
+
编译成功后库文件位于install/lib目录下，而测试程序则位于install/usr/bin目录下，模块Matrix-3_Axis_Digital_Compass对应的测试程序为matrix-compass。<br>
  
 
===运行测试程序===
 
===运行测试程序===
Line 128: Line 94:
 
</syntaxhighlight>
 
</syntaxhighlight>
  
−
将SD卡重新插入NanoPi 2，上电启动，在Debian的shell终端中执行以下命令运行模块Matrix-Analog_to_Digital_Converter的测试程序。<br>
+
将SD卡重新插入NanoPi 2，上电启动，在Debian的shell终端中执行以下命令运行模块Matrix-3_Axis_Digital_Compass的测试程序。<br>
 
<syntaxhighlight lang="bash">
 
<syntaxhighlight lang="bash">
−
$ matrix-adc
+
$ matrix-compass
 
</syntaxhighlight>
 
</syntaxhighlight>
 
注意：此模块并不支持热插拔，启动系统前需要确保硬件连接正确。
 
注意：此模块并不支持热插拔，启动系统前需要确保硬件连接正确。
Line 139: Line 105:
 
{
 
{
 
     int devFD;
 
     int devFD;
−
     int data, channel, mode;
+
     double angle;
  
−
     if ((devFD = pcf8591Init()) == -1) {
+
     if ((devFD = hmc5883Init()) == -1) {
−
         printf("Fail to init pcf8591\n");
+
         printf("Fail to init hmc5883\n");
 
         return -1;
 
         return -1;
 
     }
 
     }
  
−
     if (pcf8591SetCtrl(devFD, PCF8591_INIT_AD_CONTROL) == -1) {
+
     if ((angle = hmc5883Read(devFD)) == -1) {
−
         printf("Fail to Set pcf8591 control AD\n");
+
         printf("Fail to read hmc5883\n");
−
         pcf8591DeInit(devFD);
+
         hmc5883DeInit(devFD);
 
         return -1;
 
         return -1;
 
     }
 
     }
−
   
+
     printf("The angle is %f\n", angle);
−
    mode = 0;
+
     printf("You are heading ");
−
     printf("pcf8591 working as AD in mode%d\n",mode);
+
    if((angle < 22.5) || (angle > 337.5 )) {         
−
     for (channel = PCF8591_AIN_CHANNEL0; channel <= PCF8591_AIN_CHANNEL3; channel++) {
+
         printf("South\n");
−
        data = pcf8591Read(devFD, mode, channel);
+
−
         printf("Channel%d's value: %d\n",channel,data);
+
 
     }
 
     }
−
      
+
     else if((angle > 22.5) && (angle < 67.5 )) {
−
     pcf8591DeInit(devFD);
+
        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;
 
     return 0;
 
}
 
}
Line 180: Line 164:
  
 
===硬件连接===
 
===硬件连接===
−
参考下图连接模块Matrix-Analog_to_Digital_Converter和NanoPi：<br>
+
参考下图连接模块Matrix-3_Axis_Digital_Compass和NanoPi：<br>
−
[[File:matrix-analog_to_digital_converter_nanopi.jpg|frameless|600px|matrix-analog_to_digital_converter_nanopi]]
+
[[File:matrix-3_axis_digital_compass_nanopi.jpg|frameless|600px|matrix-3_axis_digital_compass_nanopi]]
  
 
连接说明：
 
连接说明：
 
{| class="wikitable"
 
{| class="wikitable"
 
|-
 
|-
−
|Matrix-Analog_to_Digital_Converter || NanoPi       
+
|Matrix-3_Axis_Digital_Compass || NanoPi       
 
|-
 
|-
 
|SDA    || Pin3
 
|SDA    || Pin3
Line 198: Line 182:
  
 
===编译测试程序===
 
===编译测试程序===
−
进入Matrix代码仓库，切换到nanopi分支
+
进入matrix代码仓库，切换到nanopi分支
 
<syntaxhighlight lang="bash">
 
<syntaxhighlight lang="bash">
 
$ cd matrix
 
$ cd matrix
Line 211: Line 195:
 
</syntaxhighlight>
 
</syntaxhighlight>
 
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。<br>
 
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。<br>
−
编译出来的库文件位于install/lib目录下，而测试程序则位于install/usr/bin目录下，模块Matrix-Analog_to_Digital_Converter对应的测试程序为matrix-adc。<br>
+
编译出来的库文件位于install/lib目录下，而测试程序则位于install/usr/bin目录下，模块Matrix-3_Axis_Digital_Compass对应的测试程序为matrix-compass。<br>
  
 
===运行测试程序===
 
===运行测试程序===
Line 221: Line 205:
 
</syntaxhighlight>
 
</syntaxhighlight>
  
−
将SD卡重新插入NanoPi，上电启动，在Debian的shell终端中执行以下命令运行模块Matrix-Analog_to_Digital_Converter的测试程序。<br>
+
将SD卡重新插入NanoPi，上电启动，在Debian的shell终端中执行以下命令运行模块Matrix-3_Axis_Digital_Compass的测试程序。<br>
 
<syntaxhighlight lang="bash">
 
<syntaxhighlight lang="bash">
−
$ matrix-adc
+
$ matrix-compass
 
</syntaxhighlight>
 
</syntaxhighlight>
 
注意：此模块并不支持热插拔，启动系统前需要确保硬件连接正确。
 
注意：此模块并不支持热插拔，启动系统前需要确保硬件连接正确。
Line 232: Line 216:
 
{
 
{
 
     int devFD;
 
     int devFD;
−
     int data, channel, mode;
+
     double angle;
  
−
     if ((devFD = pcf8591Init()) == -1) {
+
     if ((devFD = hmc5883Init()) == -1) {
−
         printf("Fail to init pcf8591\n");
+
         printf("Fail to init hmc5883\n");
 
         return -1;
 
         return -1;
 
     }
 
     }
  
−
     if (pcf8591SetCtrl(devFD, PCF8591_INIT_AD_CONTROL) == -1) {
+
     if ((angle = hmc5883Read(devFD)) == -1) {
−
         printf("Fail to Set pcf8591 control AD\n");
+
         printf("Fail to read hmc5883\n");
−
         pcf8591DeInit(devFD);
+
         hmc5883DeInit(devFD);
 
         return -1;
 
         return -1;
 
     }
 
     }
−
   
+
     printf("The angle is %f\n", angle);
−
    mode = 0;
+
     printf("You are heading ");
−
     printf("pcf8591 working as AD in mode%d\n",mode);
+
    if((angle < 22.5) || (angle > 337.5 )) {         
−
     for (channel = PCF8591_AIN_CHANNEL0; channel <= PCF8591_AIN_CHANNEL3; channel++) {
+
         printf("South\n");
−
        data = pcf8591Read(devFD, mode, channel);
+
−
         printf("Channel%d's value: %d\n",channel,data);
+
 
     }
 
     }
−
      
+
     else if((angle > 22.5) && (angle < 67.5 )) {
−
     pcf8591DeInit(devFD);
+
        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;
 
     return 0;
 
}
 
}
Line 263: Line 265:
  
 
===硬件连接===
 
===硬件连接===
−
参考下图连接模块Matrix-Analog_to_Digital_Converter和Tiny4412：<br>
+
参考下图连接模块Matrix-3_Axis_Digital_Compass和Tiny4412：<br>
−
[[File:matrix-analog_to_digital_converter_tiny4412.jpg|frameless|600px|matrix-analog_to_digital_converter_tiny4412]]
+
[[File:matrix-3_axis_digital_compass_tiny4412.jpg|frameless|600px|matrix-3_axis_digital_compass_tiny4412]]
  
 
连接说明：
 
连接说明：
 
{| class="wikitable"
 
{| class="wikitable"
 
|-
 
|-
−
|Matrix-Analog_to_Digital_Converter || NanoPi        
+
|Matrix-3_Axis_Digital_Compass || Tiny4412        
 
|-
 
|-
 
|SDA    || CON18 SDA
 
|SDA    || CON18 SDA
Line 281: Line 283:
  
 
===编译测试程序===
 
===编译测试程序===
−
进入Matrix代码仓库，切换到tiny4412分支
+
进入matrix代码仓库，切换到tiny4412分支
 
<syntaxhighlight lang="bash">
 
<syntaxhighlight lang="bash">
 
$ cd matrix
 
$ cd matrix
Line 294: Line 296:
 
</syntaxhighlight>
 
</syntaxhighlight>
 
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。<br>
 
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。<br>
−
编译出来的库文件位于install/lib目录下，而测试程序则位于install/usr/bin目录下，模块Matrix-Analog_to_Digital_Converter对应的测试程序为matrix-adc。
+
编译出来的库文件位于install/lib目录下，而测试程序则位于install/usr/bin目录下，模块Matrix-3_Axis_Digital_Compass对应的测试程序为matrix-compass。
  
 
===运行测试程序===
 
===运行测试程序===
Line 304: Line 306:
 
</syntaxhighlight>
 
</syntaxhighlight>
  
−
将SD卡重新插入Tiny4412，上电启动，在UbuntuCore的shell终端中执行以下命令运行模块Matrix-Analog_to_Digital_Converter的测试程序。<br>
+
将SD卡重新插入Tiny4412，上电启动，在UbuntuCore的shell终端中执行以下命令运行模块Matrix-3_Axis_Digital_Compass的测试程序。<br>
 
<syntaxhighlight lang="bash">
 
<syntaxhighlight lang="bash">
−
$ matrix-adc
+
$ matrix-accelerometer
 
</syntaxhighlight>
 
</syntaxhighlight>
 
注意：此模块并不支持热插拔，启动系统前需要确保硬件连接正确。
 
注意：此模块并不支持热插拔，启动系统前需要确保硬件连接正确。
Line 315: Line 317:
 
{
 
{
 
     int devFD;
 
     int devFD;
−
     int data, channel, mode;
+
     double angle;
  
−
     if ((devFD = pcf8591Init()) == -1) {
+
     if ((devFD = hmc5883Init()) == -1) {
−
         printf("Fail to init pcf8591\n");
+
         printf("Fail to init hmc5883\n");
 
         return -1;
 
         return -1;
 
     }
 
     }
  
−
     if (pcf8591SetCtrl(devFD, PCF8591_INIT_AD_CONTROL) == -1) {
+
     if ((angle = hmc5883Read(devFD)) == -1) {
−
         printf("Fail to Set pcf8591 control AD\n");
+
         printf("Fail to read hmc5883\n");
−
         pcf8591DeInit(devFD);
+
         hmc5883DeInit(devFD);
 
         return -1;
 
         return -1;
 
     }
 
     }
−
      
+
     printf("The angle is %f\n", angle);
−
     mode = 0;
+
     printf("You are heading ");
−
     printf("pcf8591 working as AD in mode%d\n",mode);
+
     if((angle < 22.5) || (angle > 337.5 )) {         
−
     for (channel = PCF8591_AIN_CHANNEL0; channel <= PCF8591_AIN_CHANNEL3; channel++) {
+
        printf("South\n");
−
         data = pcf8591Read(devFD, mode, channel);
+
     }
−
         printf("Channel%d's value: %d\n",channel,data);
+
    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);
−
    pcf8591DeInit(devFD);
+
 
     return 0;
 
     return 0;
 
}
 
}
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==相关资料==
 
==相关资料==
−
[http://www.nxp.com/documents/data_sheet/PCF8591.pdf PCF8591.pdf]
+
[http://www51.honeywell.com/aero/common/documents/myaerospacecatalog-documents/Defense_Brochures-documents/HMC5883L_3-Axis_Digital_Compass_IC.pdf HMC5883L_3-Axis_Digital_Compass_IC.pdf]

Revision as of 07:30, 18 November 2015

English

1 介绍

3-Axis Digital Compass
  • 模块Matrix-3_Axis_Digital_Compass的功能为测量方向，相当于指南针。
  • 搭载了一颗HMC5883L芯片，HMC5883L利用霍尼韦尔的各种异性磁阻的（AMR）技术，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。这些传感器的固态结构结合非常低的横轴灵敏度目的是测量方向和地球磁场的大小，采用I2C方式通讯。
  • 集成了3.3V电源转换IC给HMC5883L供电，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

3-Axis Digital Compass Size

  • 引脚说明:
名称 描述
SDA I2C SDA
SCL I2C SCL
5V 电源5V
GND 地

3 工作原理

  • 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。
  • HMC5883LL 通过两线I2C 总线系统作为一个从机装置进行通信。数据传输速率是标准模式100kbps 或400kbps 速率。总线位格式是一个8 位数据/地址传送和1 位应答位。格式的数据字节（有效载荷）应区分HMC5883L 从机上的大小写的ASCII 字符或二进制数据，以及返回的二进制数据。负二进制值将是以二进制的补码形式（这涉及到后面读到的数据判断有没有超过正数范围）。

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。

  • nanopi分支用于支持NanoPi；
  • nanopi2分支用于支持NanoPi 2；
  • tiny4412分支用于支持Tiny4412；
  • raspberrypi分支用于支持RaspberryPi；

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名为matrix的目录，里面存放着所有Matrix配件的代码。

5 与NanoPi 2连接使用

5.1 硬件连接

参考下图连接模块Matrix-3_Axis_Digital_Compass和NanoPi 2：
Matrix-3_Axis_Digital_Compass_nanopi_2

连接说明：

Matrix-3_Axis_Digital_Compass NanoPi 2
SDA Pin3
SCL Pin5
5V Pin4
GND Pin6

5.2 编译测试程序

进入Matrix代码仓库，切换到nanopi2分支 

$ cd matrix
$ git checkout nanopi2

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 2配套的arm-linux-gcc.4.8.5。
编译成功后库文件位于install/lib目录下，而测试程序则位于install/usr/bin目录下，模块Matrix-3_Axis_Digital_Compass对应的测试程序为matrix-compass。

5.3 运行测试程序

将带有Debian系统的SD卡插入一台运行Linux的电脑，可以挂载SD卡上的boot和rootfs分区。
假设rootfs分区的挂载路径为/media/rootfs，执行以下命令可将Matrix的所有库文件和测试程序拷贝到NanoPi 2的文件系统上。

$ cp install/usr/bin/* /media/rootfs/usr/bin/
$ cp install/lib/* /media/rootfs/lib/ -d

将SD卡重新插入NanoPi 2，上电启动，在Debian的shell终端中执行以下命令运行模块Matrix-3_Axis_Digital_Compass的测试程序。

$ matrix-compass

注意：此模块并不支持热插拔，启动系统前需要确保硬件连接正确。

5.4 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NanoPi连接使用

6.1 准备工作

在NanoPi上运行Debian系统，然后在主机PC上安装并使用相应的编译器，参考wiki: NanoPi & How to Build the Compiling Environment。
注意: 只有使用nanopi-v4.1.y-matrix分支编译出来的内核才能配合Matrix配件正常工作。
下载NanoPi内核源代码并编译: 

$ git clone https://github.com/friendlyarm/linux-4.x.y.git
$ cd linux-4.x.y
$ git checkout nanopi-v4.1.y-matrix
$ make nanopi_defconfig
$ touch .scmversion
$ make

编译好后的zImage位于内核源码arch/arm/boot/目录下，把该zImage替换掉NanoPi烧写文件sd-fuse_nanopi/prebuilt下的zImage，重新制作SD卡即可。

6.2 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

连接说明：

Matrix-3_Axis_Digital_Compass NanoPi
SDA Pin3
SCL Pin5
5V Pin4
GND Pin6

6.3 编译测试程序

进入matrix代码仓库，切换到nanopi分支 

$ cd matrix
$ git checkout 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/usr/bin目录下，模块Matrix-3_Axis_Digital_Compass对应的测试程序为matrix-compass。

6.4 运行测试程序

将带有Debian系统的SD卡插入一台运行Linux的电脑，可以挂载SD卡上的boot和rootfs分区。
假设rootfs分区的挂载路径为/media/rootfs，执行以下命令可将Matrix的所有库文件和测试程序拷贝到NanoPi的文件系统上。

$ cp install/usr/bin/* /media/rootfs/usr/bin/
$ cp install/lib/* /media/rootfs/lib/ -d

将SD卡重新插入NanoPi，上电启动，在Debian的shell终端中执行以下命令运行模块Matrix-3_Axis_Digital_Compass的测试程序。

$ matrix-compass

注意：此模块并不支持热插拔，启动系统前需要确保硬件连接正确。

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Tiny4412连接使用

7.1 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，然后在主机PC上安装并使用相应的编译器。
注意：只能使用Tiny4412SDK-1506的底板。

7.2 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

连接说明：

Matrix-3_Axis_Digital_Compass Tiny4412
SDA CON18 SDA
SCL CON18 SCL
5V CON18 5V
GND CON18 GND

7.3 编译测试程序

进入matrix代码仓库，切换到tiny4412分支 

$ cd matrix
$ git checkout 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/usr/bin目录下，模块Matrix-3_Axis_Digital_Compass对应的测试程序为matrix-compass。

7.4 运行测试程序

将带有UbuntuCore系统的SD卡插入一台运行Linux的电脑，可以挂载SD卡上的boot和rootfs分区。
假设rootfs分区的挂载路径为/media/rootfs，执行以下命令可将Matrix的所有库文件和测试程序拷贝到Tiny4412的文件系统上。

$ cp install/usr/bin/* /media/rootfs/usr/bin/
$ cp install/lib/* /media/rootfs/lib/ -d

将SD卡重新插入Tiny4412，上电启动，在UbuntuCore的shell终端中执行以下命令运行模块Matrix-3_Axis_Digital_Compass的测试程序。

$ matrix-accelerometer

注意：此模块并不支持热插拔，启动系统前需要确保硬件连接正确。

7.5 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;
}

8 与RaspberryPi连接使用

9 与Arduino连接使用

10 相关资料

HMC5883L_3-Axis_Digital_Compass_IC.pdf

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