STM32:AS5600
介绍
AS5600 是奥地利微电子（ams，现 ams OSRAM）推出的一款高分辨率、易于编程的磁性旋转位置传感器。以下从多个方面对其进行详细介绍：
一、特性
高分辨率：可提供高达 12 位分辨率，原始角度值范围为 0 - 4095，对应实际物理旋转角度（可通过编程设定），这使得它能够精确测量旋转位置。
灵活的角度范围设定：角度测量范围可编程设定，最小可设置为 18°，最大可达 360°，适用于不同应用场景对角度测量范围的不同需求。
低功耗：工作电流典型值在 1.8mA 左右，适用于对功耗有要求的应用，如电池供电设备。
宽电源电压范围：支持 3.3V 和 5V 电源供电，方便与不同电源系统兼容。
内置温度传感器：可测量芯片温度，便于进行温度补偿或监测环境温度，提高测量准确性。
二、工作原理
基于霍尔效应原理工作。芯片内部集成了多个霍尔传感器元件，当外部径向磁化的磁铁靠近芯片且发生旋转时，霍尔元件会感应到磁场强度的变化。芯片通过检测这些变化，并利用内部算法将其转换为相应的角度值输出。
三、引脚功能
VDD：电源引脚，接 3.3V 或 5V 电源正。
GND：接地引脚，连接电源地。
SCL：I²C 接口时钟线，用于与主控制器进行时钟同步。
SDA：I²C 接口数据线，用于在主控制器与 AS5600 之间传输数据。
ADDR：地址选择引脚，通过拉高或拉低该引脚电平，可选择 I²C 地址（通常有默认地址，通过该引脚可扩展不同设备连接到同一 I²C 总线）。
INT：中断输出引脚，可配置为多种中断触发模式，如角度超出设定范围、温度超出阈值等，当满足设定的中断条件时，该引脚会输出低电平信号，通知主控制器。
DIR：旋转方向控制引脚，接地（GND）设置为顺时针旋转方向计数，接电源（VDD）设置为逆时针旋转方向计数。
四、寄存器介绍
角度寄存器（ANGLE，0x0E - 0x0F）：存储经过缩放和滤波后的角度值，范围为 0 - 360，以整数形式表示当前测量到的角度。
原始角度寄存器（RAW ANGLE，0x0C - 0x0D）：包含未缩放和未修改的原始角度数据，范围是 0 - 4095，可用于获取最直接的传感器测量值，在某些需要对原始数据进一步处理或校准的应用中有用。
配置寄存器（CONFIG，0x01）：用于配置传感器的多种功能，如角度测量范围、输出数据格式、中断模式等。例如，通过设置特定的位，可以调整测量角度范围从默认的 360° 到更小的范围，以满足特定应用需求。
磁偏置寄存器（MAGNITUDE，0x05 - 0x06）：存储检测到的磁场强度值，可用于监测磁场强度是否在正常工作范围内，以判断传感器是否正常工作或是否受到外部磁场干扰。
温度寄存器（TEMPERATURE，0x07 - 0x08）：存放芯片内部温度传感器测量到的温度值，以一定格式编码（通常为有符号整数形式），可用于温度补偿或环境温度监测。
五、应用场景
工业自动化领域
电机控制：精确测量电机轴的旋转角度，为电机的闭环控制系统提供位置反馈，实现电机的精准定位和速度控制。例如，在工业机器人的关节驱动电机、自动化生产线的传送带电机控制中应用广泛。
阀门控制：用于监测阀门的开度，通过测量阀门旋转轴的角度，准确控制流体的流量，常见于化工、石油等行业的管道阀门控制。
消费电子领域
游戏设备：如手柄中的摇杆，通过检测摇杆的旋转角度，实现游戏角色的方向控制等操作，提升游戏操作的精准度和用户体验。
智能家居设备：例如智能门锁的旋钮开锁装置、智能窗帘的开合控制、智能灯具的调光旋钮等，通过检测旋转角度实现设备的功能控制。
汽车电子领域
汽车转向系统：测量方向盘的转动角度，为车辆的电子助力转向（EPS）系统和稳定性控制系统（ESC）提供关键的角度信息，确保车辆行驶的安全性和操控性。
油门踏板位置检测：精确测量油门踏板的旋转角度，使发动机控制单元（ECU）能够准确调节发动机的输出功率，优化燃油经济性和动力性能。
代码查看下面链接，选择对应的引脚，拿来就能用，太棒了！
注意
实际测试来看角度寄存器和原始角度寄存器读取出来的值一样，都是0-4095，
/***********************************************************
*@fuction : AS5600_GetRAWAngleData
*@brief : 读取编码器角度值
*@param : None
*@return : 角度原始数据, 0-4096
*@author : HongScholar
*@date : 2025.03.02
***********************************************************/
uint16_t AS5600_GetRAWAngleData(void)
{uint16_t RAW_angle= -1;RAW_angle = AS5600_ReadReg(AS5600_RAWAngleADDR_H);RAW_angle <<= 8;RAW_angle |= AS5600_ReadReg(AS5600_RAWAngleADDR_L);return RAW_angle;}/***********************************************************
*@fuction : AS5600_GetAngleData
*@brief : 读取编码器角度原始数据
*@param : None
*@return : 角度, 0-4096
*@author : HongScholar
*@date : 2025.03.02
***********************************************************/
uint16_t AS5600_GetAngleData(void)
{uint16_t angle;angle = AS5600_ReadReg(AS5600_AngleADDR_H);angle <<= 8;angle |= AS5600_ReadReg(AS5600_AngleADDR_L);
// angle = angle*360 /4096;return angle;
}
参考：
https://blog.csdn.net/2301_79711406/article/details/146187337?utm_medium=distribute.pc_relevant.none-task-blog-2defaultbaidujs_baidulandingword~default-2-146187337-blog-137187476.235v43pc_blog_bottom_relevance_base4&spm=1001.2101.3001.4242.2&utm_relevant_index=5
补充介绍
AS5048A：
分辨率：14 位，角度分辨率更高，可达 0.0219°/LSB。
接口：AS5048A 配有 SPI 和 PWM 接口，AS5048B 配有 I²C 接口以及 PWM 输出。
特点：可测量磁铁旋转角度的绝对位置，零位位置可通过 SPI 或 I²C 指令进行编程设置，无需编程器。可免受磁铁安装位置偏差、气隙变化、温度变化以及外部磁场干扰，系统线性及平均化后角度精确度达 0.05°，部分 AS5048 IC 可以菊链连接，进行串行数据读取。
应用场景：适用于电机控制和关节位置检测、电机位置和运动控制等对角度测量精度要求极高的场景。
TLE5012B：
传感元件：采用 GMR 巨磁阻传感元件。
接口：4 线 SPI 通信。
特点：硬件电路设计简单，驱动完美兼容 4 线 SPI，不用改 MOSI 开漏推挽输出。对磁场的检测利用垂直整合集成，内部有 AGC 自动增益单元可补偿距离影响。
应用场景：常用于汽车电子中的转向角传感器、节气门位置检测等对磁场检测精度有一定要求且需要 SPI 通信的场景。
MA730：
分辨率：14 位绝对角度编码器，还具备每圈 1-1024 可编程脉冲的增量 12 位 ABZ 正交编码器接口。
接口：SPI 串行接口。
特点：可检测旋转轴上永磁体的绝对角度位置，支持同轴和离轴配置，具有磁场强度检测功能，单片非易失性存储器用于存储配置参数，14 位 PWM 输出精度。
应用场景：在需要高分辨率角度测量，同时对磁场检测和诊断有需求的工业自动化、电机控制等领域应用广泛。
MLX90316：
分辨率：12 位角分辨率和 10 位角精度。
接口：输出能够在模拟、PWM 以及串行协议（SPI）之间选择。
特点：采用三轴霍尔技术，可解码 0°-360° 的绝对旋转位置，可编程角度范围高达 360°，具备可编程的线性传输特性，工作 / 存储温度范围为 - 40℃-150℃，环境适应能力较高。
应用场景：适用于绝对式旋转位置传感器、方向盘位置传感器、踏板位置传感器、电机轴位置传感器等汽车和工业应用领域。
国产替代产品：
敏芯微电子 MS5600：兼容 AS5600 引脚和通信协议（I²C），12 位分辨率，±1° 精度，价格约 5-10 元，国产供应链稳定，适合消费级和工业级应用。
芯海科技 CSA5600：12 位分辨率，支持模拟 / PWM 输出，内置温度补偿，抗干扰更强，价格约 8-12 元，适用于电机控制、机器人关节等场景。
士兰微电子 SC5600：低成本方案，约 4-8 元，10 位分辨率，简化版功能，适合对精度要求不高的场景，如玩具、小家电等。
AS5600 常搭配的步进电机
42 步进电机为例介绍：
基本情况：42 指电机外壳直径为 42 毫米，属于较为常见的中等尺寸步进电机，在小型自动化设备、3D 打印机、数控机床等领域应用广泛。
特点
控制精度：步距角一般为 1.8° 或 0.9°，配合驱动器细分功能，可实现更高精度角度控制。如在 3D 打印机中，能精确控制喷头移动距离和角度，保证打印精度。
输出扭矩：能提供一定输出扭矩，满足多种轻负载到中等负载应用需求。如小型机械臂关节驱动，可带动手臂完成指定动作。
响应速度：启动和停止响应迅速，可快速达到设定转速和位置，能适应频繁启停和快速定位应用场景，如自动分拣设备。
可靠性：结构简单，无电刷和换向器等易磨损部件，运行稳定，维护成本低，适合长时间连续工作。
工作原理：通过接收控制器发出的脉冲信号运转，每接收到一个脉冲，电机就旋转一个固定角度即步距角。驱动器根据控制器指令，控制电机各相绕组通电顺序和时间，使电机产生旋转磁场，带动转子旋转。
接线方式：一般有四根或六根引出线，四根线的通常为两相步进电机，两根线为一相绕组；六根线的可能是三相步进电机或带中心抽头的两相电机。与驱动器连接时，需按正确顺序连接，确保电机正常运转。
步进电机驱动器DM422
产品特性
驱动能力：可驱动 4 线、6 线、8 线的两相步进电机，能够适配多种不同规格和类型的两相步进电机，适用范围广泛。
细分设置：采用内置微细分技术，细分范围在 200-51200ppr，可实现低细分条件下达到高细分的效果，使电机在低、中、高速运行时都平稳，有效降低运行振动和噪音。
电流控制：电流设定方便，最大可达 2.2A，分辨率为 0.1A，可根据实际需求精确调整电机的驱动电流，并且静止时电流自动减半，能减少电机和驱动器的发热，降低能耗，提高可靠性。
信号输入：光隔离差分信号输入，抗干扰能力强，可确保控制信号的稳定传输，脉冲响应频率最高可达 200KHz，能快速准确地响应控制信号。
控制技术：采用数字 DIP 技术和 32 位 DSP 技术，具备参数自动整定功能，针对不同电机自动生成最优运行参数，最大限度发挥电机性能。
保护功能：具有过压、短路等保护功能，当出现异常情况时能自动断开保护系统，防止驱动器和电机损坏。
工作原理：接收控制器发出的脉冲信号和方向信号，通过内部的数字信号处理电路和功率驱动电路，根据设定的细分值和电流值，精确控制电机绕组中电流的大小和方向。利用微细分技术，将每个基本步距角进一步细分，使电机转动更加平滑。参数自动整定功能通过自动分析电机参数，为电机匹配最佳运行参数，优化电机性能。
适用场景：适用于各种中小型自动化设备和仪器，如雕刻机、打标机、切割机、激光照排、绘图仪、数控机床、自动装配设备、游艺机等。在需要低噪声、高速度、高精度位置控制的设备中表现出色。
步距角
定义：步距角是步进电机的一个重要参数，指的是步进电机在接收一个脉冲信号时，电机转子所转过的角度。它由电机内部的磁极对数、齿槽结构等因素决定，是步进电机固有的特性。
原理：步进电机通过按顺序给不同绕组通电，产生旋转磁场，吸引转子转动。每改变一次通电状态（即接收一个脉冲），转子就转动一个固定角度，这个角度就是步距角。例如，常见的两相混合式步进电机，其内部结构使得每通入一个脉冲，转子转动 1.8°，1.8° 就是该电机的步距角。
影响：步距角大小直接影响电机的控制精度。步距角越小，电机在相同脉冲数量下转动的角度越精确，能够实现更精细的位置控制。例如在数控机床中，如果需要高精度的加工，就要求步进电机的步距角较小。但步距角小的电机，往往输出扭矩相对较小，需要根据实际应用需求进行权衡。
常见值：常见的步距角有 1.8°、0.9°、3.6° 等。1.8° 步距角常用于一般精度要求的自动化设备，如简易的 3D 打印机、小型雕刻机；0.9° 步距角相对精度更高，适用于对位置控制精度要求较高的设备，如某些光学仪器的微调机构；3.6° 步距角一般用于对精度要求不高，但需要较大扭矩输出的场合，如一些小型的起重设备。
（微步）模式
定义：微步模式是一种通过驱动器技术，将步进电机的基本步距角进一步细分的控制方式。例如，原本步距角为 1.8° 的步进电机，在微步模式下，驱动器可以将这 1.8° 的步距角细分为多个更小的角度增量来控制电机转动。
原理：驱动器通过精确控制电机绕组中的电流大小和方向来实现微步细分。在传统的步进控制中，电机绕组电流是阶跃变化的，而在微步模式下，电流以更平滑的方式变化，使得电机转子能够以更小的角度增量转动。比如，将 1.8° 的步距角细分为 16 微步，那么每个微步对应的角度就是 1.8°÷16 = 0.1125°，这样电机每接收 16 个脉冲才转动原来的一个基本步距角 1.8°，大大提高了控制精度。
优点：
提高精度：使电机转动更加平滑，定位更加精确，减少了电机运行时的振动和噪声。在精密仪器设备，如电子显微镜的载物台移动控制中，微步模式能够确保载物台精确移动到指定位置，满足高精度观测需求。
优化运行特性：由于微步模式下电机的运动更接近连续转动，避免了传统步进方式下的明显跳动，有助于提高电机的运行稳定性和可靠性，延长电机及相关设备的使用寿命。
缺点：
增加成本：实现微步模式需要更复杂的驱动器电路和控制算法，增加了驱动器的成本。同时，对控制芯片的运算能力要求也更高，可能需要更高级的主控芯片，进一步提高了系统成本。
降低输出扭矩：在微步模式下，细分程度越高，电机绕组电流的变化越频繁且幅值相对减小，导致电机输出扭矩有所降低。在需要较大扭矩输出的应用中，可能需要选择更大功率的电机或采取其他措施来补偿扭矩损失。