基于LSM303DLH集成傳感器的電子羅盤實現(xiàn)方法

　　作為高集成度的傳感器模組，除了磁力計以外LSM303DLH還集成一顆高性能的加速計。加速計同樣采用12位ADC，可以達到1mg的測量精度。加速計可運行于低功耗模式，并有睡眠/喚醒功能，可大大降低功耗。同時，加速計還集成了6軸方向檢測，兩路可編程中斷接口。

　　3. ST電子羅盤方案介紹

　　一個傳統(tǒng)的電子羅盤系統(tǒng)至少需要一個三軸的磁力計以測量磁場數(shù)據(jù)，一個三軸加速計以測量羅盤傾角，通過信號條理和數(shù)據(jù)采集部分將三維空間中的重力分布和磁場數(shù)據(jù)傳送給處理器。處理器通過磁場數(shù)據(jù)計算出方位角，通過重力數(shù)據(jù)進行傾斜補償。這樣處理后輸出的方位角不受電子羅盤空間姿態(tài)的影響，如圖9所示。

　　圖9 電子羅盤結(jié)構(gòu)示意圖

　　LSM303DLH將上述的加速計、磁力計、A/D轉(zhuǎn)化器及信號條理電路集成在一起，仍然通過I2C總線和處理器通信。這樣只用一顆芯片就實現(xiàn)了6軸的數(shù)據(jù)檢測和輸出，降低了客戶的設(shè)計難度，減小了PCB板的占用面積，降低了器件成本。

　　LSM303DLH的典型應(yīng)用如圖10所示。它需要的周邊器件很少，連接也很簡單，磁力計和加速計各自有一條I2C總線和處理器通信。如果客戶的I/O接口電平為1.8V，Vdd_dig_M、Vdd_IO_A和Vdd_I2C_Bus均可接1.8V供電，Vdd使用2.5V以上供電即可;如果客戶接口電平為2.6V，除了Vdd_dig_M要求1.8V以外，其他皆可以用2.6V。在上文中提到，LSM303DLH需要置位/復(fù)位電路以維持AMR的主磁域。C1和C2為置位/復(fù)位電路的外部匹配電容，由于對置位脈沖和復(fù)位脈沖有一定的要求，建議用戶不要隨意修改C1和C2的大小。

　　對于便攜式設(shè)備而言，器件的功耗非常重要，直接影響其待機的時間。LSM303DLH可以分別對磁力計和加速計的供電模式進行控制，使其進入睡眠或低功耗模式。并且用戶可自行調(diào)整磁力計和加速計的數(shù)據(jù)更新頻率，以調(diào)整功耗水平。在磁力計數(shù)據(jù)更新頻率為7.5Hz、加速計數(shù)據(jù)更新頻率為50Hz時，消耗電流典型值為0.83mA。在待機模式時，消耗電流小于3uA。

　　圖10 LSM303DLH典型應(yīng)用電路圖

　　4. 鐵磁場干擾及校準(zhǔn)

　　電子指南針主要是通過感知地球磁場的存在來計算磁北極的方向。然而由于地球磁場在一般情況下只有微弱的0.5高斯，而一個普通的手機喇叭當(dāng)相距2厘米時仍會有大約4高斯的磁場，一個手機馬達在相距2厘米時會有大約6高斯的磁場，這一特點使得針對電子設(shè)備表面地球磁場的測量很容易受到電子設(shè)備本身的干擾。

　　磁場干擾是指由于具有磁性物質(zhì)或者可以影響局部磁場強度的物質(zhì)存在，使得磁傳感器所放置位置上的地球磁場發(fā)生了偏差。如圖11所示，在磁傳感器的XYZ 坐標(biāo)系中，綠色的圓表示地球磁場矢量繞z軸圓周轉(zhuǎn)動過程中在XY平面內(nèi)的投影軌跡，再沒有外界任何磁場干擾的情況下，此軌跡將會是一個標(biāo)準(zhǔn)的以O(shè)(0,0)為中心的圓。當(dāng)存在外界磁場干擾的情況時，測量得到的磁場強度矢量α將為該點地球磁場β與干擾磁場γ的矢量和。記作：

　　圖11 磁傳感器XY坐標(biāo)以及磁力線投影軌跡