Matrix - 3-Axis Digital Compass/zh

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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

• 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 与NanoPi M1连接使用

4.1 硬件连接

参考下图连接模块：

连接说明：

Matrix-3_Axis_Digital_Compass	NanoPi M1
SDA	Pin3
SCL	Pin5
5V	Pin4
GND	Pin6

4.2 编译运行测试程序

启动开发板并运行Debian系统，进入系统后克隆Matrix代码仓库：

$ apt-get update && apt-get install git
$ git clone https://github.com/friendlyarm/matrix.git

克隆完成后会得到一个名为matrix的目录。

编译并安装Matrix：

$ cd matrix
$ make && make install

运行测试程序：

$ 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。
运行效果如下：

The angle is 305.2
You are heading SouthEast

5 与NanoPi 2连接使用

5.1 硬件连接

参考下图连接模块：

连接说明：

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

5.2 编译运行测试程序

启动开发板并运行Debian系统，进入系统后克隆Matrix代码仓库：

$ apt-get update && apt-get install git
$ git clone https://github.com/friendlyarm/matrix.git

克隆完成后会得到一个名为matrix的目录。

编译并安装Matrix：

$ cd matrix
$ make && make install

运行测试程序：

$ 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。
运行效果如下：

The angle is 305.2
You are heading SouthEast

6 与NanoPi M2/NanoPi 2 Fire连接使用

NanoPi M2和NanoPi 2 Fire的40Pin引脚定义是一模一样的，所以它们操作Matrix配件的操作是一样的，这里仅以NanoPi M2为例。

6.1 硬件连接

参考下图连接模块：

连接说明：

Matrix-3_Axis_Digital_Compass	NanoPi M2
SDA	Pin3
SCL	Pin5
5V	Pin4
GND	Pin6

6.2 编译运行测试程序

启动开发板并运行Debian系统，进入系统后克隆Matrix代码仓库：

$ apt-get update && apt-get install git
$ git clone https://github.com/friendlyarm/matrix.git

克隆完成后会得到一个名为matrix的目录。

编译并安装Matrix：

$ cd matrix
$ make && make install

运行测试程序：

$ 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。
运行效果如下：

The angle is 305.2
You are heading SouthEast

7 与NanoPC-T2连接使用

7.1 硬件连接

参考下图连接模块：
Matrix-3_Axis_Digital_Compass_NanoPC-T2

连接说明：

Matrix-3_Axis_Digital_Compass	NanoPC-T2
SDA	Pin6
SCL	Pin5
5V	Pin29
GND	Pin30

7.2 编译运行测试程序

启动开发板并运行Debian系统，进入系统后克隆Matrix代码仓库：

$ apt-get update && apt-get install git
$ git clone https://github.com/friendlyarm/matrix.git

克隆完成后会得到一个名为matrix的目录。

编译并安装Matrix：

$ cd matrix
$ make && make install

运行测试程序：

$ 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。
运行效果如下：

The angle is 305.2
You are heading SouthEast

8 代码说明

所有的开发板都共用一套Matrix代码，本模块的测试示例代码如下:

int main(int argc, char ** argv)
{
    int devFD;
    double angle;
    int i2cDev = 0;
 
    if (boardInit() < 0)
        printf("Fail to init board\n");
 
    if (argc == 2)
        i2cDev = atoi(argv[1]);
 
    if ((devFD = hmc5883Init(i2cDev)) == -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 %.1f\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;
}

API说明参考维基：Matrix API reference manual

9 相关资料

• [datasheet]HMC5883L_3-Axis_Digital_Compass_IC.pdf
• [Schematic](Matrix-3_Axis_Digital_Compass-Schematic.pdf)