原创 美国PNI V2XE二维电子罗盘在单片机系统中的应用

摘要：在GPS导航定位系统中，地磁方位是一个很重要的参数。V2XE是美国PNI公司推出的基于SPI接口的地磁传感器。本文分析了其工作原理和指令集，并结合实际介绍了V2XE在AT89C2051型单片机系统中的硬件连接和软件编制。结果表明该系统测量地磁方向和温度的精度较高。该系统已经应用到实际的GPS产品中并取得较好的效果。

关键词：地磁传感器；SPI接口；V2XE；电子罗盘；
应用中图分类号：TN753．8 文献标识码：A
文章编号：1006—6977(2006)01—0067—03

1 引言

　　　V2XE是一种以集成微处理器作为控制和接口新型2轴罗盘和大磁场传感器[1>,U2XE使用新型系统常用3V工作电源,具有功耗低、尺寸小、各种条件下抗噪声能力强、较大测量灵敏感应区等优点。V2XE结合了PNI公司专利磁场感应传感器和测量电路技术,不受补偿漂移影响,不同温度下测量结果很稳定。V2XE简单易行标准SPI接口输入/输出数据。

2 性能特点

V2XE典型特性如下：

功率低（3V DC,2mA输出）;

封装尺寸小（25.4mm×5.4mm×11.5mm）;

高磁感应（0.01°）;

高磁精度（2.0°）;

数字接口输出（3V标准SPI接口）;

具有高磁场感应（0.00015Gauss）;

具有大磁场量程（±11Gauss）。

V2XE引脚功能如表1所列。

　　　将V2XE应用于GPS系统,用AT89C2051读取V2XE测量数据,串口将数据传送到GPS处理器,图1示出V2XE连接到单片机原理图。AT89C2051没有标准SPI口输出[2>,故分别用P1.7、P1.6和P1.5来模拟SCLK、MISO及MOSI端。V2XE复位引脚SYNC由P3.7脚控制,SSNOT接,V2XE工作从机模式。

 

3 数据格式和命令字

　　　V2XE有Big Endian和Little Endian两种数据格式。Big Endian类型数据是从高位到低位存放,Little Editan数据是倒序存放,即最高8位依次放最低8位数据,最低8位依次放最高8位数据。如图2所示。

  

　　　带有数据命令格式由开始标志（Sync Flay）、指令类别（Frame Type）和结束标志（Terminator）组成,图3所示是一个带有参数Heading（0X02）和Magnitude（0X05）SetDataComponents（0X03）命令构成。V2XE常用命令字包括GetModInfo、ModInfoResp、SetDataComponent、GetData、DataResp、Setconfig、GetConfig、ConfigResp和SaveConfig。其指令码和功能如表2所示。
 

4 编程实例

　　　SPI接口数据接收和发送是同步。V2XE每接收一个数据时将会发出0X00。当V2XE发送命令应答时,它将不处理任何输入数据,,主机获取V2XE数据时,应是发送和接收同时进行。用C语言编写发送-接收函数SPITransmit如下：

一个V2XE系统典型应用流程如图4所示。
 

　　　V2XE出厂时,都其ROM中固化了芯片版本号。用户第一次应用V2XE系统可首先读出该版本号以判断器件是否正常工作,可先向V2XE发送命令GetModInfo,然后读取返回值ModInfoResp,其程序如下：

  

　　　这样,获芯片信息存放数组verson中,可以读取值和实际版本号（V2XEV201）对比以确定系统是否正常工作,系统正常,首先要需要设置返回数据格式以确定V2XE返回这些用户感兴趣值,主要包括磁方向角、磁场强度、温度和校准状态位等。另外,还要设置一些初始化参数,主要包括Declination（本磁角,可以从http：//www.ngdc.noaa.gov/cgi-bin/seg/gmag/fldsnth1.pl获）、True North（设置参照角度为磁北[3>）、Big Endian（选择数据大、小模式）、Dampingsize（数据缓冲区,将缓冲区里数据平均后作为V2XE实际输出）。

　　　V2XE实际应用中,常常需要校准,常用命令包括StartCal、StopCal、GetCalData、CalDataResp和SetCalData,其指令代码和功能描述如表3所示。标准过程中,V2XE装置要尽量水平放置,从开始校准到结束校准过程中需将装置原旋转两周。每转时间不小于30s,校准完成后,可以查询参数calstate来判断校准是否成功,完成参数设置和校准等初始化工作后,可以发送指令GetData（0x04）来获取V2XE数据,对V2XE每发送命令一次必须将其输出全部读出。否则会影响下一次正常输出。

5 结束语

　　　该系统已经成功应用于手持GPS定位导航产品中,室温下,其测量方向角偏差2°内,测量温度偏差也小于1℃,磁传感器V2XE以其接口简单、功耗低、体积小和软件设计简单等优点GPS定位和磁场检测等方面有着广阔应用前景。

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