Rath-HAL - I2C 读取 AS5600 磁编码器

器材

• 1x Tequila Nano + RA_LINK 调试器

• 1x AS5600 模块 + 磁铁

• 4x 杜邦线

电路连接

原理

首先引入 AS5600.h 这个库，里面定义了 AS5600 的寄存器地址。

所有连接到 I2C 总线的设备都是开漏输出，因此 I2C 总线需要上拉电阻将总线电压拉到高电平。AS5600 模块上自带上拉电阻，因此 Tequila Nano 与该模块的连接不需要再外置上拉电阻。

在 I2C 初始化部分，我们设置 I2C0_init.clock_speed = 100000;，将 I2C 通讯速率设置为 I2C 标准速度 100kHz，但 AS5600 最高支持 1MHz 的高通讯速度。

需要注意的是，在 I2C0_init.address = 0x0U; 这里，我们设置的是 Tequila Nano 的 I2C 地址。因为 Tequila Nano 作为 Master 端来驱动 I2C，因此我们不会用到主设备地址，设为 0 即可。

在程序 loop 中，我们通过读取 AS5600 的 AS5600_ANGLE_L_ADDR 和 AS5600_ANGLE_H_ADDR 来获取角度，并将两个 8 位数值组合成一个 uint16_t 获得 raw_angle。之后，我们通过将 ((double)raw_angle / 4096.) * M_2PI 这个公式将 raw_angle 转化为弧度制数值。

关于方向，面对 AS5600 芯片上面的顺时针旋转为正方向。

代码

#include "rath_hal.h"
#include "AS5600.h"

static void AG_RCU_init(void);
static void AG_GPIO_init(void);
static void AG_I2C0_init(void);
static void AG_USART0_init(void);

int main(void) {
  AG_RCU_init();
  AG_GPIO_init();
  AG_I2C0_init();
  AG_USART0_init();

  while (1) {
    uint8_t buffer;
    uint16_t raw_angle;
    HAL_I2C_readMemory(I2C0, AS5600_I2C_ADDR, AS5600_ANGLE_L_ADDR, &buffer, sizeof(uint8_t), 0);
    raw_angle = READ_BITS(buffer, AS5600_ANGLE_L_ANGLE_11_8_MSK) << 8U;

    HAL_I2C_readMemory(I2C0, AS5600_I2C_ADDR, AS5600_ANGLE_H_ADDR, &buffer, sizeof(uint8_t), 0);
    raw_angle |= READ_BITS(buffer, AS5600_ANGLE_H_ANGLE_7_0_MSK);

    double angle = ((double)raw_angle / 4096.) * M_2PI;

    printf("angle: %f\n", angle);

    HAL_delay(50);
  }
}

static void AG_RCU_init(void) {
  HAL_RCU_initDefaultSystemClock();
  
  HAL_RCU_resetPeriphClock(RCU_GPIOA);
  HAL_RCU_resetPeriphClock(RCU_GPIOB);
  HAL_RCU_resetPeriphClock(RCU_I2C0);
  HAL_RCU_resetPeriphClock(RCU_USART0);

  HAL_RCU_enablePeriphClock(RCU_GPIOA);
  HAL_RCU_enablePeriphClock(RCU_GPIOB);
  HAL_RCU_enablePeriphClock(RCU_I2C0);
  HAL_RCU_enablePeriphClock(RCU_USART0);
}

static void AG_GPIO_init(void) {
  GPIO_InitTypeDef GPIO_init;

  GPIO_init.pin = GPIO_PIN_9;
  GPIO_init.mode = GPIO_MODE_AF_PP;
  GPIO_init.speed = GPIO_SPEED_50MHZ;
  GPIO_init.pull = GPIO_PULL_NONE;
  HAL_GPIO_init(GPIOA, &GPIO_init);
  
  GPIO_init.pin = GPIO_PIN_10;
  GPIO_init.mode = GPIO_MODE_INPUT;
  GPIO_init.speed = GPIO_SPEED_50MHZ;
  GPIO_init.pull = GPIO_PULL_NONE;
  HAL_GPIO_init(GPIOA, &GPIO_init);
  
  GPIO_init.pin = (GPIO_Pin)(GPIO_PIN_6 | GPIO_PIN_7);
  GPIO_init.mode = GPIO_MODE_AF_OD;
  GPIO_init.speed = GPIO_SPEED_50MHZ;
  GPIO_init.pull = GPIO_PULL_NONE;
  HAL_GPIO_init(GPIOB, &GPIO_init);
}

static void AG_I2C0_init(void) {  
  HAL_I2C_disable(I2C0);

  I2C_InitTypeDef I2C0_init;
  I2C0_init.mode = I2C_MODE_I2C;
  I2C0_init.clock_speed = 100000;  // default to use I2C Standard Mode 100kHz clock freq, maximum for AS5600 is 1MHz
  I2C0_init.duty_cycle = I2C_DUTYCYCLE_2;
  I2C0_init.address_format = I2C_ADDRESSFORMAT_7BITS;
  I2C0_init.address = 0x0U;
  HAL_I2C_init(I2C0, &I2C0_init);
  
  HAL_I2C_enable(I2C0);
}

static void AG_USART0_init(void) {
  HAL_USART_enablePrintFloat();

  HAL_USART_disable(USART0);
  
  USART_InitTypeDef USART0_init;

  USART0_init.mode = USART_MODE_TX_RX;
  USART0_init.baudrate = 115200UL;
  USART0_init.word_length = USART_WORDLENGTH_8BIT;
  USART0_init.stop_bits = USART_STOPBITS_1BIT;
  USART0_init.parity = USART_PARITY_NONE;
  USART0_init.hw_control = USART_HWCONTROL_NONE;
  HAL_USART_init(USART0, &USART0_init);

  HAL_USART_enable(USART0);
}

使用 Rath Dev 库

/**
 * @file main.c
 * @version 1.0
 * @date 2021-07-28
 * 
 */

#include "rath_hal.h"
#include "AS5600.h"

static void AG_RCU_init(void);
static void AG_GPIO_init(void);
static void AG_USART0_init(void);

rath::AS5600 sensor(I2C0);

int main(void) {
  AG_RCU_init();
  AG_GPIO_init();
  AG_USART0_init();

  sensor.init();

  while (1) {
    double angle = sensor.get();

    printf("angle: %f\n", angle);

    HAL_delay(50);
  }
}

static void AG_RCU_init(void) {
  HAL_RCU_initDefaultSystemClock();
  
  HAL_RCU_resetPeriphClock(RCU_GPIOA);
  HAL_RCU_resetPeriphClock(RCU_GPIOB);
  HAL_RCU_resetPeriphClock(RCU_I2C0);
  HAL_RCU_resetPeriphClock(RCU_USART0);

  HAL_RCU_enablePeriphClock(RCU_GPIOA);
  HAL_RCU_enablePeriphClock(RCU_GPIOB);
  HAL_RCU_enablePeriphClock(RCU_I2C0);
  HAL_RCU_enablePeriphClock(RCU_USART0);
}

static void AG_GPIO_init(void) {
  GPIO_InitTypeDef GPIO_init;

  GPIO_init.pin = GPIO_PIN_9;
  GPIO_init.mode = GPIO_MODE_AF_PP;
  GPIO_init.speed = GPIO_SPEED_50MHZ;
  GPIO_init.pull = GPIO_PULL_NONE;
  HAL_GPIO_init(GPIOA, &GPIO_init);
  
  GPIO_init.pin = GPIO_PIN_10;
  GPIO_init.mode = GPIO_MODE_INPUT;
  GPIO_init.speed = GPIO_SPEED_50MHZ;
  GPIO_init.pull = GPIO_PULL_NONE;
  HAL_GPIO_init(GPIOA, &GPIO_init);
  
  GPIO_init.pin = (GPIO_Pin)(GPIO_PIN_6 | GPIO_PIN_7);
  GPIO_init.mode = GPIO_MODE_AF_OD;
  GPIO_init.speed = GPIO_SPEED_50MHZ;
  GPIO_init.pull = GPIO_PULL_NONE;
  HAL_GPIO_init(GPIOB, &GPIO_init);
}

static void AG_USART0_init(void) {
  HAL_USART_enablePrintFloat();

  HAL_USART_disable(USART0);
  
  USART_InitTypeDef USART0_init;

  USART0_init.mode = USART_MODE_TX_RX;
  USART0_init.baudrate = 115200UL;
  USART0_init.word_length = USART_WORDLENGTH_8BIT;
  USART0_init.stop_bits = USART_STOPBITS_1BIT;
  USART0_init.parity = USART_PARITY_NONE;
  USART0_init.hw_control = USART_HWCONTROL_NONE;
  HAL_USART_init(USART0, &USART0_init);

  HAL_USART_enable(USART0);
}