2024-01-25 Share: STM32單片機控制A1333角度傳感器磁編碼器

This article describes the example for A1333 angle sensor control by STM32

https://www.twblogs.net/a/5e52a339bd9eee2116818f36

數據手冊下載

A1333是一款360°角度傳感器IC，被測量部件可以採用永磁鐵，並確保使用過程沒有強磁干擾。由於測量的一般都是旋轉部件，則採用圓形銣磁鐵即可，此處需要注意圓形磁鐵的極化方向，分爲軸向和徑向兩種。根據芯片測量原理，我們需要採用徑向銣磁鐵。

採用直徑10mm，厚度2.5mm圓形銣磁鐵即可，磁鐵軸心與芯片中心，需要儘可能在同一點上，若磁鐵和芯片不在同一直線上，也會出現測量誤差，示意圖如下圖：

裝配時，銣磁鐵與芯片之間的間隙，需要儘可能小，數據手冊中有磁強和間隙大小以及角度誤差之間的關係，爲了減小誤差建議間隙2mm以內。本文最終採用的銣磁鐵如下：

A1333有兩種編程方式:1.使用SPI接口進行輸入和輸出；2.輸入使用曼徹斯特協議，輸出使用PWM協議。本文使用SPI接口進行通信，所以只對SPI相關參數進行介紹。A1333的SPI接口提供四線全雙工模式，CPHA=1,CPOL=1，總線時鐘最低支持100KHz，最高支持10MHz，兼容3.3V和5V的IO模式。經典接線圖如下：

A1333有三種數據幀格式，分別是16位、17位和20位的幀格式，其中20位幀格式實際上是16位數據加4位CRC校驗位擴展而來，17位幀格式只有在使用擴展E2PROM才使用。如下圖：

寫寄存器的數據幀格式由1bit的低位、1bit的R/W標誌位（bit=1）、6bit的地址位和8bit的數據位組成，還可以拼接可選的4bitCRC校驗位，如下圖所示（注意MOSI線）：

讀寄存器的操作，由至少兩次SPI交互組成，第一次交互先發送需要讀取的寄存器信息，此時讀取回來的數據爲上一次操作的數據；第二次可以發送一個空操作（讀0x00寄存器）信息，此時讀取回來的數據爲所需的寄存器數據，其中第二次交互發送的數據幀，還可以是讀操作數據幀，這樣第三次交互就可以接到第二次讀操作的數據了。讀寄存器的數據幀格式由1bit的低位、1bit的R/W標誌位（bit=0）、6bit的地址位和8bit的0組成，同樣可以拼接4bit的CRC校驗位。如下圖所示：

這裏主要介紹角度數據寄存器（0x32）和key寄存器（0x3c）。操作A1333的寄存器前，需要操作key寄存器進行解鎖。

讀取出來的是15位數據，角度轉換公式：ANGLE_15 × (360/32768)

在寄存器操作前，需要先操作key寄存器進行解鎖，解鎖方法爲向key寄存器寫入5組KEYCODE，解鎖成功後纔可以進行其他寄存器操作，KEYCODE如下表：

Write	CODE
1	0x00
2	0x27
3	0x81
4	0x1F
5	0x77

a1333.c

#include "a1333.h"

const uint16_t WRITE = 0x40;
const uint16_t READ = 0x00;
const uint16_t COMMAND_MASK = 0xC0;
const uint16_t ADDRESS_MASK = 0x3F;

#define CS_H()	GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_12)
#define CS_L()	GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_12)

static uint16_t spi2_rw(uint16_t cmd,uint16_t *value)
{
	u8 retry=0;	
	while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI2, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET)
	{
		retry++;
		if(retry>200)return 0;
	}
	SPI_I2S_SendData(SPI2, cmd); 
	retry=0;
 
	while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI2, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET) 
	{
		retry++;
		if(retry>200)return 0;
	}
	if(value){
		*value = SPI_I2S_ReceiveData(SPI2);
	}else{
		SPI_I2S_ReceiveData(SPI2);
	}
	
	return 1;
}


static uint16_t PrimaryWrite(uint16_t address, uint16_t value)
{
	u8 s=0;
	uint16_t command = ((address & ADDRESS_MASK) | WRITE) << 8;
	
	CS_L();
	Delay_1us(1);
	s = spi2_rw(command | ((value >> 8) & 0x0FF),0);
	CS_H();
	if(s == 0){
		return 0;
	}
	
	command = (((address + 1) & ADDRESS_MASK) | WRITE) << 8;
	CS_L();
	Delay_1us(1);
	s = spi2_rw(command | (value & 0x0FF),0);
	CS_H();
	if(s == 0){
		return 0;
	}
	return 1;
}

static uint16_t PrimaryRead(uint16_t address, uint16_t *value)
{
	u8 s=1;		
	uint16_t command = ((address & ADDRESS_MASK) | READ) << 8;
	CS_L();
	Delay_1us(1);
	s = spi2_rw(command,0);
	CS_H();
	if(s)
	{
		CS_L();
		s = spi2_rw(command,value);
		CS_H();
		if(s)
		{
			return 1;
		}
		return 0;
	}else{
		return 0;
	}
}

void a1333_init(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	SPI_InitTypeDef  SPI_InitStructure;

	RCC_APB2PeriphClockCmd(	RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE );
	RCC_APB1PeriphClockCmd(	RCC_APB1Periph_SPI2,  ENABLE );

	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13 | GPIO_Pin_14 | GPIO_Pin_15;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;  
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
	
	GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_12|GPIO_Pin_13|GPIO_Pin_14|GPIO_Pin_15); 

	SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex; 
	SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;		
	SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_16b;		
	SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High;		
	SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge;	
	SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;		
	SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_256;		
	SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;
	SPI_Init(SPI2, &SPI_InitStructure);  

	SPI_Cmd(SPI2, ENABLE);
	
	SPI_I2S_ClearFlag(SPI2, SPI_I2S_FLAG_RXNE);
	
	
	{
		u16 t = 0,flags;
		PrimaryRead(0x00,&t);
		
			// Unlock the device
		PrimaryWrite(0x3C, 0x2700);
		PrimaryWrite(0x3C, 0x8100);
		PrimaryWrite(0x3C, 0x1F00);
		PrimaryWrite(0x3C, 0x7700);

		// Make sure the device is unlocked
		t = 100;
		PrimaryRead(0x3C, &flags);
		while ((flags & 0x0001) != 0x0001)
		{
			Delay_1us(10);
			t--;
			if (t==0)
			{
				LedSet(LED1);
				LedReset(LED2);
				while(1){
					LedReverse(LED1 | LED2);
					Delay_1ms(200);
				}
			}
			PrimaryRead(0x3C, &flags);
		}
	}
}

uint16_t a1333_read_angle15(void){
	uint16_t read_angle = 0;
	PrimaryRead(0x32, &read_angle);
	read_angle = read_angle & 0x7fff;
	return read_angle;
}

uint16_t a1333_read_angle15_smooth(uint8_t sm){
	uint8_t i;
	uint32_t total = 0;
	for(i=0;i<sm;i++){
		total += a1333_read_angle15();
	}
	return total / sm;
}

a1333.h

#ifndef __A1333_H__
#define __A1333_H__

#include "stm32f10x.h"

void a1333_init(void);
uint16_t a1333_read_angle15(void);
uint16_t a1333_read_angle15_smooth(uint8_t sm);

#endif

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