HMC5883L 转换方向角与简易校准方法

研究了一晚上稍微有点成果分享下

HMC5883L使用i2c接口，接线很容易

以Arduino Uno为例：
SDA to A4 
SCL to A5
Vcc to 3.3V
GND to GND

基本原理很简单：
方向角其实就是X轴和Y轴读数的反正切
而校准其实就是要排除环境中的磁场对地磁场的干扰
另外别忘了当地的磁偏角

如下代码没有使用专门的传感器库
上电后先进行20秒校准，请把传感器任意乱转，各个方向都要转到
然后就会显示校准值，然后持续显示初始值和方向角
不知道怎么在ide里面用中文写注释，所以就保留英文了

个人测试下来和手机上的指南针相差不超过5度，更精细的校准待研究

刚刚接触Arduino，望高手指教

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1. #include <Wire.h> //I2C 库  
2.    
3. #define address 0x1E //001 1110b(0x3C>>1), HMC5883的7位i2c地址  
4. #define MagnetcDeclination 4.43 //笔者所在地磁偏角，请根据情况自行百度  
5. #define CalThreshold 0  
6.    
7. int offsetX,offsetY,offsetZ;  
8.    
9. void setup()  
10. {  
11.   //初始化串口和i2c  
12.   Serial.begin(9600);  
13.   Wire.begin();  
14.    
15.   //设置HMC5883模式  
16.   Wire.beginTransmission(address); //开始通信  
17.   Wire.write(0x00); //选择配置寄存器A  
18.   Wire.write(0x70); //0111 0000b，具体配置见数据手册  
19.   Wire.endTransmission();  
20.    
21.   Wire.beginTransmission(address);  
22.   Wire.write(0x02); //选择模式寄存器  
23.   Wire.write(0x00); //连续测量模式:0x00,单一测量模式:0x01  
24.   Wire.endTransmission();  
25.    
26.   calibrateMag();  
27. }  
28. void loop()  
29. {  
30.   int x,y,z; //三轴数据  
31.   getRawData(&x,&y,&z);  
32.    
33.   //输出数据  
34.   Serial.print("x: ");  
35.   Serial.print(x);  
36.   Serial.print("  y: ");  
37.   Serial.print(y);  
38.   Serial.print("  z: ");  
39.   Serial.print(z);  
40.   Serial.print(" angle(x,y): ");  
41.   Serial.println(calculateHeading(&x,&y,&z));//输出x,y平面方向角  
42.    
43.   delay(250);  
44. }  
45.    
46. void getRawData(int* x ,int* y,int* z)  
47. {  
48.   Wire.beginTransmission(address);  
49.   Wire.write(0x03); //从寄存器3开始读数据  
50.   Wire.endTransmission();  
51.   //每轴的数据都是16位的  
52.   Wire.requestFrom(address, 6);  
53.   if(6<=Wire.available()){  
54.     *x = Wire.read()<<8; //X msb，X轴高8位  
55.     *x |= Wire.read(); //X lsb，X轴低8位  
56.     *z = Wire.read()<<8; //Z msb  
57.     *z |= Wire.read(); //Z lsb  
58.     *y = Wire.read()<<8; //Y msb  
59.     *y |= Wire.read(); //Y lsb  
60.   }  
61. }  
62.    
63. int calculateHeading(int* x ,int* y,int* z)  
64. {  
65.   float headingRadians = atan2((double)((*y)-offsetY),(double)((*x)-offsetX));  
66.   // 保证数据在0-2*PI之间  
67.   if(headingRadians < 0)  
68.     headingRadians += 2*PI;  
69.    
70.   int headingDegrees = headingRadians * 180/M_PI;  
71.   headingDegrees += MagnetcDeclination; //磁偏角  
72.    
73.   // <span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">保证数据在0-360之间</span>  
74.   if(headingDegrees > 360)  
75.     headingDegrees -= 360;  
76.    
77.   return headingDegrees;  
78. }  
79.    
80. void calibrateMag()  
81. {  
82.   int x,y,z; //三轴数据  
83.   int xMax, xMin, yMax, yMin, zMax, zMin;  
84.   //初始化  
85.   getRawData(&x,&y,&z);    
86.   xMax=xMin=x;  
87.   yMax=yMin=y;  
88.   zMax=zMin=z;  
89.   offsetX = offsetY = offsetZ = 0;  
90.    
91.   Serial.println("Starting Calibration......");  
92.   Serial.println("Please turn your device around in 20 seconds");  
93.    
94.   for(int i=0;i<200;i++)  
95.   {  
96.     getRawData(&x,&y,&z);  
97.     // 计算最大值与最小值  
98.     // 计算传感器绕X,Y,Z轴旋转时的磁场强度最大值和最小值  
99.     if (x > xMax)  
100.       xMax = x;  
101.     if (x < xMin )  
102.       xMin = x;  
103.     if(y > yMax )  
104.       yMax = y;  
105.     if(y < yMin )  
106.       yMin = y;  
107.     if(z > zMax )  
108.       zMax = z;  
109.     if(z < zMin )  
110.       zMin = z;  
111.    
112.     delay(100);  
113.    
114.     if(i%10 == 0)  
115.     {  
116.       Serial.print(xMax);  
117.       Serial.print(" ");  
118.       Serial.println(xMin);  
119.     }  
120.   }  
121.   //计算修正量  
122.   if(abs(xMax - xMin) > CalThreshold )  
123.     offsetX = (xMax + xMin)/2;  
124.   if(abs(yMax - yMin) > CalThreshold )  
125.     offsetY = (yMax + yMin)/2;  
126.   if(abs(zMax - zMin) > CalThreshold )  
127.     offsetZ = (zMax +zMin)/2;  
128.    
129.   Serial.print("offsetX:");  
130.   Serial.print("");  
131.   Serial.print(offsetX);  
132.   Serial.print(" offsetY:");  
133.   Serial.print("");  
134.   Serial.print(offsetY);  
135.   Serial.print(" offsetZ:");  
136.   Serial.print("");  
137.   Serial.println(offsetZ);  
138.    
139.   delay(5000);    
140. }  

把冗长的数据手册读完了，有人想看的话，可以把自测试模式，空闲模式等的使用方法也写一下

参考资料：

https://www.sparkfun.com/tutorials/301

转自：http://blog.youkuaiyun.com/do335maomao/article/details/43916467