STM32_iC-MHM磁编码器使用
时间：2022-11-19 20:00:00
直接看代码到最后第六章，前面是流水账笔记
1、前言
讲道理，iC-MHM这是一个模型，我误以为硬件组的同事很懒，因为这个模型没有任何数字，看起来不像芯片模型。 结果我用这个型号搜索，真的搜索到了。iC-Haus Homepage - product: iC-MHM (ichaus.de)
拿到老规矩datasheet，先看功能介绍，特点等。然后拉通
根据原理图， STM32主芯片与iC-MHM芯片通信采用 SPI因此，主要关注通信接口SPI接口。
看这样的目录挺吓人的。其实还好。让我们先看看。SPI接口相关内容
和iC-MHM用SPI其他人写得很清楚通信操作的规则。
前黄色OP7 - OP0，就是OPcode意思，操作码。蓝色背面ADR7 - ADR0.我不知道这个缩写是什么，但是上表 下图显然意味着你（STM32主芯片 Master）不仅要先发一个操作码，还要再发一个 数据码(我暂时称之为数据码)。
正如前一篇文章所说，每个需要配置的寄存器都必须不可避免地再次阅读和配置。现在，事实上，我们必须阅读每个操作代码。
2、iC-MHM SPI通信操作码 详解
以下是对每个操作码的总结简要描述
0xB0 Activate，激活
那这两个位 （RACTIVE和PACTIVE）数据字节在哪里？ 也给出了数据手册，如下图所示
我暂时可以理解， 我可以这样做
我发送 0xB0 0x先关闭激活两个字节。
我再发送0xB0 0x打开激活两个字节。 这样呢，能够实现一次类似于软复位的功能。
或者不操作， 默认情况活状态
或直接发送0xB0 0x03字节，我管你默认是什么状态，反正我激活一次。
另一个值得注意的地方
大意是：这两个位置，不能读，只能写。
0xA6 Position Read 位置读取命令
最短3个字节，最常见的7个字节。 这个多圈意味着它会帮你记录你转了多少圈，但是对于我们使用的场景，我们不会转一圈以上， 所以我们用singleturn Position数据应该是可以的。但既然都看了，就可以了解了。
上面是多圈， 以下是单圈配置
单圈位置(角度)总是用两个字节传输。 如果由参数 RESO_ST 插值器的分辨率小于 16 位置，单圈位置值在单圈位置字段中左对齐，未使用 LSB 设置为零。
例如，如果 RESO_ST= 6.单圈位置(角度)为 16 位字段中的 10 位值。 在这种情况下，位 15:6 包括单圈位置和位置 5:0 为零。 有关 RESO_ST 更多信息请参考第一条 21 页的 INTERPOLATOR。
一开始就看到这个编码器的分辨率是14位。 所以它Note里面不推荐 > 14。 然后>12需要使用到
AVGFILT，是平均滤波器。 AVGFILT不能为0。
啥意思？ 鱼和熊掌不能兼得， 不可能分辨率高，反应快。 我觉得拿个中间值吧。RESO_ST 设置为 2，即14位， AVGFILT设置为1，1.2us延迟。 如果没有，则设置为2，2.3us延迟，其实是可以接受的。
刚刚发散，现在收回，继续我们Position Read，解释这个命令。 分析了多圈圈数和单圈角度，还有一个error位 warning位
说白了，如果这两个位置是0，说明这个芯片有问题， 假如都是1，那就没问题了。 暂时不跳30页和21页， 感觉指针满天飞
Register Access
不推荐用 Register Read(Single)和Register Write(Single)。 目前，我认为我们应该关注它 0x70后地址。
0x8A Register Read (Continuous) 寄存器读取(连续)
第一段:寄存器读取(连续)命令 (0x8A) 从指定地址开始的一个或多个 RAM 连续块读取地址的数据。
第二段：主机在 MOSI 发送读取寄存器操作码 (0x8A)，跟随要读取的地址块 (ADR) 起始地址。 iC-MHM 立即输出 MISO 操作的操作码和地址，然后是地址 ADR (DATA1) 寄存器中的数据。只要 NCS 从下一个寄存器(地址)保持有效(低) ADR 1)数据将被输出（DATA2）。 只要 NCS 保持低电平，后续寄存器的数据将继续输出。
第三段：简而言之，第一个命令讲的，要激活“寄存器通道”，否则会报错。
0xCF Register Write(Continuous) 寄存器写入(连续)
和连续读取一样， 只要你的电影选择没有被提升，你就可以根据你指定的地址将字节连续写入寄存器。
0x9C Read Status 读取状态寄存器 指令
这个指令跟 【寄存器读取(连续)】指令非常相似，只要你的电影选线没有降低，你就会一直阅读。 您不需要指定状态寄存器的地址。如果你直接使用这个命令，他就会知道你在读状态寄存器。 但他最多应该读4个地址的数据，0x70-0x73。 另外，最后一段还是说要激活寄存器操作的通道。
0xD9 Write Instruction 写入命令寄存器 指令
这个指令跟 【寄存器写入(连续)】指令非常相似，只要你的选线没有拉低，就会一直写。 您不需要指定命令寄存器的地址。如果你直接使用这个命令，他就会知道你在写命令寄存器。 地址是从0x74开始的， 同样，最后一段还是说要激活寄存器操作的通道。 注意:你不需要写0的起始地址x74哦，你发送的第一个数据是0x74数据，第二个数据是0x75的数据。这很关键。
0x97 Register Read(Single) 寄存器读取(单次)
意思是第一个字节发送 0x97，第二个字节发送 指定地址，第三个字节发送0x00，
接收第一个字节 0x97 第二个字节接收 指定地址，第三个字节接收您想要的相应地址的数据。
看一下MAP吧，
0xD2 Register Write(Single) 寄存器写入(单次)
意思是第一个字节发送 0xD二、发送第二个字节 指定地址，第三个字节发送您想要写入地址的数据，
接收第一个字节 0xD2 第二个字节接收 指定地址，第三个字节接收您刚刚写入的数据。
0xAD Read Register Status/Data 读取寄存器状态/数据
这个指令有点迷人。
其实大概意思是: 你在最后一个操作 例如，寄存器的单读或单写命令 如果你跟着这个命令，你就会得到上一个命令执行的状态， 比如你的操作码错了， 你操作的地址错了啊，这些都可以给你爆出来。 它返回的第二个字节。 第三个字节是你读或写的字节，完全一样。 主要作用还是用于判断上一个命令执行状态。
3.如何写代码？
如何编写代码，或者根据第二步整理的操作码，整理
0xB0 Activate：
SPI 发送0xB0 0x03或0x83两个字节，我管你默认是什么状态，反正我激活了两个通道。
0CF Register Write(Continuous):
CS 拉低
SPI发送 0xCF + 0x00 + 字节1 + 字节2，四个字节
SPI接收 0xCF + 0x00 + 字节1 + 字节2（无用的）
CS拉高
字节1 对应RAM 地址是 0x00
字节2 对应RAM 地址是0x01
根据第二章的总结理解，总结关注三个配置点
RESO_MT = 0 多圈就算了，因为我们不转圈。
RESO_ST = 2 单圈位置14位 配套的 AVGFILT设置成1(1.2us延迟) 或者 设置成2(2.3us延迟)
地址：0x01的数据配置成什么已经可以确定了。
0 010 0 000 即 0x20
2 0
地址： 0x00的还不确定，应该还有HYS DIR TLF这些东西我都不知道是什么？ 需要去看看。
HYS 磁滞（磁铁旋转角度）, 这个东西到底是啥意思，我还在真不懂，先设置成0吧，// TODO
DIR是方向意思， 0是逆时针，1是顺时针。 这个也设置成0吧，这个问题不大。
我们的AVGFILT ≠ 0，所以TLF 得≥ 3。 那就设置成3吧。 暂时不纠这么细了。
总结一下 HYS 0 DIR 0 TLF 3 AVGFILT 2
1 0 0 0 1 1 1 0 即 0x8E
8 E
也就是说地址： 0x00的字节是0x8E
最终总结
CS 拉低
SPI发送 0xCF + 0x00 + 字节1 + 字节2，四个字节
SPI接收 0xCF + 0x00 + 字节1 + 字节2（无用的）
CS拉高
字节1 对应RAM 地址是 0x00 ：0x8E
字节2 对应RAM 地址是0x01 ：0x20
0xA6 Position Read
SPI直接发送0xA6 + 0x00 + 0x00 + 0x00 四个字节
SPI接收到 0xA6 + Multiturn Position(0字节) + singleturn Position(2字节) + (Err and warning) 一个字节
先就这三个命令就可以了，其它的暂时先不管。
4、STM32CubeMx开始配置
4.1 NSS Signal Type
SPI需要配置的东西，已经框出来了。 NSS是片选的选项，我们的原理图的是用一个GPIO引脚来做片选的（3线SPI），而不是用指定的那个NSS引脚之间直接连的(4线SPI)。 所以这里应该选择Software，即我们在发送消息的时候，需要自己去把片选线电平拉低。 下面看看其它的配置
4.2 Data Size & First Bit
芯片的Datasheet上讲了，SPI 支持Mode 0和Mode 3， 后面还有两个信息，byte by byte 即 Data Size 选 8Bits。
MSB first，即 First Bit 选 MSB first。
4.3 Clock Polarity(CPOL) & Clock Phase(CPHA)
上面谈到了芯片SPI通信支持Mode 0和Mode 3， 那看看 SPI的4中Mode分别是长什么样的。
也就是说，配置的时候配成： (CPOL = LOW && CPHA = 1 Edge) || (CPOL = High && CPHA = 2Edge)
我暂时选后者。
4.4 Prescaler（for Baud Rate）
另外，只剩时钟频率了，时钟频率这个东西，建议在芯片手册上搜索 System Clock这个关键字
最小 11.5Mhz 典型 14MHz 最大16MHz
所以我最终配置成 4分频， 10.5MBits/s
测试 :基于上面的配置
#define iCMHM_spi_cs_A_Enable HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_9, GPIO_PIN_RESET)
#define iCMHM_spi_cs_A_Disable HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_9, GPIO_PIN_SET)
iCMHM_spi_cs_A_Enable;
Tx[0] = 0xB0;
Tx[1] = 0x83;
Rx[0] = 0x00;
Rx[1] = 0x00;
HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi2,Tx,Rx,2,100);
iCMHM_spi_cs_A_Disable;向芯片发送 B0 83，接收到 B0 20。 这个配置是没有问题的。
但是，如果把分频设置2， 21MBits/s , 接收的数据就是错误的。 也就是你的分频器Prescaler只能 >= 4
5、测试配置按照第3章所诉的配置是否能够成功
实验发现，激活 + 只配置00和01地址的方式，无法正常的读取传感器数据，
还是需要从0x00 - 0x13地址，把所有的寄存器都配置一遍。
Two thousand years later！
这件事情告诉我们，一定要把买芯片的时候，最好选那种软件支持做得好的，最好有参考配置例程的。
Two thousand years later！
6、不倔强了，参考前辈的代码，给出最终结果
我只能说这个芯片比那个3轴陀螺+3轴加速度计的芯片还难搞。这件事情告诉我们买东西的时候一定要拿参考程序，正经看datasheet配置出来，我感觉没有十天半个月搞不定，这回拉长开发周期。
摆结果吧，不多说了。
#define icMHM_cs_A_enable HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_15, GPIO_PIN_RESET)
#define icMHM_cs_A_disable HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_15, GPIO_PIN_SET)
#define icMHM_OP_Active 0xB0
#define icMHM_OP_Register_Write_Continuous 0xCF
#define icMHM_OP_Register_Read_Continuous 0x8A
#define icMHM_OP_Write_Instruction 0xD9
#define icMHM_OP_Position_Read 0xA6
void iCMHM_config(void){
unsigned char ActivateOpcodeTx[2] = {icMHM_OP_Active,0x03};
unsigned char WriteContinuousOpcodeTx[2] = {icMHM_OP_Register_Write_Continuous,0x00};
unsigned char ReadContinuousOpcodeTx[2] = {icMHM_OP_Register_Read_Continuous,0x00};
unsigned char WriteInstructionOpcodeTx[4] = {icMHM_OP_Write_Instruction,0x01,0x07,0xC0}; // Reset
unsigned char configTx[20] = {0x8E, 0x20, 0x00, 0x28, 0x80, 0x00, 0x00, 0x00, 0xC0, 0x80, 0x00, 0x00, 0x33, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x8C};
unsigned char Rxtemp[24] = {0x00};
int iCRCPoly = 0x11D; // CRC-Polynomial 100011101
uint8_t ucDataStream = 0;
uint8_t ucCRC;
// A
icMHM_cs_A_enable;
HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi3,ActivateOpcodeTx,Rxtemp,2,3);
icMHM_cs_A_disable;
HAL_Delay(4);
// Calculate Config-CRC //
ucCRC = 2; // startvalue !!!
for (int iReg = 0 ; iReg<12; iReg ++) {
ucDataStream = configTx[iReg];
for (int i =0; i <=7; i ++) {
if ( (ucCRC & 0x80) != (ucDataStream & 0x80))
ucCRC = (ucCRC << 1 ) ^ iCRCPoly ;
else
ucCRC = (ucCRC << 1 ) ;
ucDataStream = ucDataStream << 1 ;
}
}
configTx[12] = ucCRC;
// Calculate Offset-CRC //
ucCRC = 2; // startvalue !!!
for (int iReg = 13 ; iReg<19; iReg ++) {
ucDataStream = configTx[iReg];
for (int i =0; i <=7; i ++) {
if ( (ucCRC & 0x80) != (ucDataStream & 0x80))
ucCRC = (ucCRC << 1 ) ^ iCRCPoly ;
else
ucCRC = (ucCRC << 1 ) ;
ucDataStream = ucDataStream << 1 ;
}
}
configTx[19] = ucCRC;
icMHM_cs_A_enable;
HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi3,WriteContinuousOpcodeTx,Rxtemp,2,3);
HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi3,configTx,Rxtemp,20,3);
icMHM_cs_A_disable;
HAL_Delay(4);
icMHM_cs_A_enable;
HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi3,ReadContinuousOpcodeTx,Rxtemp,2,3);
HAL_SPI_Receive(&hspi3,Rxtemp,20,10);
icMHM_cs_A_disable;
HAL_Delay(4);
icMHM_cs_A_enable;
HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi3,WriteInstructionOpcodeTx,Rxtemp,2,3);
icMHM_cs_A_disable;
HAL_Delay(4);
}
void iCMHM_position_read(void){
unsigned char positionTx[4] = {icMHM_OP_Position_Read,0x00,0x00,0x00};
unsigned char Rxtemp[4] ={0x00};
unsigned short HighByte, LowByte, u14_position;
icMHM_cs_A_enable;
HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi3,positionTx,Rxtemp,4,10);
icMHM_cs_A_disable;
LowByte = Rxtemp[2];
HighByte = Rxtemp[1];
u14_position = HighByte << 6 | LowByte >> 2;
fAencoder = (float)u14_position * 0.02197265625f; // 360 / 16384 = 0.02197265625
}
