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MT6701磁编码器使用指南,14Bit单圈绝对值,I2C stm32 HAL库读角度,兼容AS5600

2024-01-30 23:05:16阅读 0

  MT6701是麦歌恩(MagnTek)公司的磁性角度传感器芯片,提供14Bit 0~360°单圈绝对角度检测,拥有 ABZ/PWM/模拟量/I2C/SSI 等多种信息输出方式,还可根据磁场强度的瞬时变化提供非接触式按压检测功能。能够以较低的成本来替代传统光电编码器,可应用于绝对值角度输出、闭环步进电机BLDC电机旋转角度检测、机器人关节、非接触按键、非接触电位器等场合。

  鉴于其数据手册的介绍已经非常详细,且有中文PDF版本,建议大家先读一遍官方手册:MT6701_Rev.1.6_中文版


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  MT6701提供 ABZ/UVW/PWM/模拟量/I2C/SSI 等多种信息输出方式,建议优先选择 I2C/SSI 数字接口使用。

  I2C除了获取角度外,还可用于对其内部 EEPROM编程,来更改 ABZ/UVW/模拟量/PWM 的配置参数和校准参数。
  其 SSI 与SPI兼容,仅需要 SCK、MISO、CS 三个IO。




型号列表

  MT6701CT 封装为 SOP-8。
  MT6701QT 封装为 QFN 3x3。

  后面的尾缀 STD、AKD、AKE、ACD、A200…等,区别仅在于出厂时内部烧录的EEPROM配置不同,用户拿到手后可二次编程来适配自己的应用场景。且其EEPROM支持多次擦写,可根据自己的场合进行灵活配置。(其EEPROM真的大赞,完全不用担心像AS5047P的OTP仅能编程一次的尴尬)

  如果仅使用 I2C/SSI 接口,则不必担心其EEPROM参数对使用的影响。EEPROM多用来配置 ABZ/UVW/PWM/模拟量 的参数和校准参数,不会对 I2C/SSI 读角度有干涉。

  另外SOP-8封装的MT6701的I2C模式电路,是兼容AS5600的,快扔掉以前的AS5600,换上性能与价格更好的MT6701。(TB上现在太多的AS5600翻新片,特别便宜的一定要留意很容易中奖)


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磁极安装方式

  用于检测旋转角度的磁铁,必须为 径向充磁 方式,多使用 直径6-8mm、厚度2-5mm的钕铁硼强磁。

  强磁与芯片的垂直高度应控制在 0.5-2mm的大概范围(实际可以更远一些)。

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I2C接口模式电路

  MT6701 使用 I2C/SSI 接口时,需要将 MODE脚(SOP-8的PIN2)拉高。

  因其芯片内部已经集成一200K的上拉,MODE脚空置也是可以的。

  使用I2C接口时,还需将 Z脚(SOP-8的PIN8)保持拉高。

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I2C读时序

  MT6701 的I2C从机地址,固定为 0x06(STM32需要左移一位,即0x0C)。

  获取角度时候,只需从 0x03 寄存器,连续读2字节,其中就包含有 14Bit 绝对角度信息。

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测试电路、在售万能电机转接板

  测试过MT6701后,深被其性价比折服,结合以前的AS5047P万能电机转接板的外形,推出了 MT6701的版本。

  ABZ/UVW/PWM/模拟量/I2C/SSI 接口均已引出,PCB外形可适配 22xx、2606、2804、35xx、6010、6374、36/42/57步进 等多种电机的安装。

  现已在我TB小店批量售卖,TB店铺名:芯源艺码。


请添加图片描述
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资料/原理图/源码汇总链接:Github-MT6701_Encoder_STM32




STM32 I2C HAL库源码

  这里我使用 STM32F103C8T6,其他型号的STM32均可,HAL库只需改动头文件即可全系列使用。

  STM32CubeMX配置:SWD调试接口、UART1-115200用作串口打印、I2C1。

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MT6701.c

#include "MT6701.h"

unsigned char mt6701_write_reg(unsigned char reg, unsigned char value)
{
	return HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c1, MT6701_SLAVE_ADDR, reg, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, &value, 1, MT6701_Timeout);
}

unsigned char mt6701_write_regs(unsigned char reg, unsigned char *value, unsigned char len)
{
	return HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c1, MT6701_SLAVE_ADDR, reg, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, value, len, MT6701_Timeout);
}

unsigned char mt6701_read_reg(unsigned char reg, unsigned char* buf, unsigned short len)
{
	return HAL_I2C_Mem_Read(&hi2c1, MT6701_SLAVE_ADDR, reg, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, buf, len, MT6701_Timeout);
}

void mt6701_delay(unsigned int ms)
{
	HAL_Delay(ms);
}

// 14Bit角度信息,存储在0x03[13:6]、0x04[5:0]两个寄存器中,高位在前,原始读数0~16383,对应0-360°
void i2c_mt6701_get_angle(int16_t *angle, float *angle_f)
{
    uint8_t temp[2];
    mt6701_read_reg(MT6701_REG_ANGLE_14b, temp, 2);

    *angle = ((int16_t)temp[0] << 6) | (temp[1] >> 2);
    *angle_f = (float)*angle * 360 / 16384;
}

MT6701.h

#ifndef __MT6701_H__
#define __MT6701_H__

#include "stm32f1xx_hal.h"
#include "i2c.h"
#include <stdio.h>


#define MT6701_SLAVE_ADDR         0x06 << 1
#define MT6701_Timeout            50

#define MT6701_REG_ANGLE_14b      0x03    // 14Bit角度信息,存储在0x03[13:6]、0x04[5:0]两个寄存器中,高位在前,原始读数0~16383

#define mt6701_log		printf



void i2c_mt6701_get_angle(int16_t *angle, float *angle_f);

#endif

main.c

#include "main.h"
#include "i2c.h"
#include "usart.h"
#include "gpio.h"

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include <stdio.h>
#include "MT6701.h"

/* USER CODE END Includes */

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */

/* USER CODE END PTD */

/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */
/* USER CODE END PD */

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */

/* USER CODE END PM */

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/

/* USER CODE BEGIN PV */

/* USER CODE END PV */

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
/* USER CODE BEGIN PFP */
int fputc(int ch,FILE *f)
{
	HAL_UART_Transmit(&huart1,(uint8_t *)&ch,1,0xFFFF);
	return ch;
}

/* USER CODE END PFP */

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */

/* USER CODE END 0 */

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_I2C1_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
	printf("-------------------- MT6701 angle test --------------------\r\n");
	HAL_Delay(200);
	int16_t angle;
	float angle_f;

  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
		i2c_mt6701_get_angle(&angle, &angle_f);
		printf("angle = %d\t%.03f\r\n", angle, angle_f);
		HAL_Delay(30);
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}


连接 PA6、PA7 至 MT6701 的 I2C。PA9(TXD) 至 USB转TTL 模块的 RX。
可读出0~360°的绝对角度信息,如下图所示。

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(值得一提的是,我测试其数据输出波动为±1LSB,真14Bit,只要磁极不动,其输出是一点都不会变的,效果非常好。因为以前测试过TLE5012 15Bit ±2LSB,AS5047P 14Bit ±4LSB,AS5600 10Bit都很抖。MT6701 真14BIt不说,MAX 55,000RPM,系统延时<5us,如果手册数据当真,结合其价位来看,绝对是性价比碾压的存在)


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如未见输出信息。请保证 Use MicroLIB 已经被勾选,并重定向了 fputc函数。

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PUSH 按钮输出就不说了,需要机械结构的配合,自己也用不上。有兴趣可以看下 smartknob
开源项目,其中用到了MT6701,不过依旧没有用到MT6701的按钮检测,他的按压用压力传感器和HX711实现的。

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小结

  对于 MT6701 这颗芯片个人表示强烈推荐,因其硬件电路简洁、使用简单(较AS5047P、TLE5012来说)、可灵活配置输出方式( ABZ/UVW/PWM/模拟量/I2C/SSI 全部支持,已经不能再全了,很难想象仅仅一颗SOP-8就能提供如此全面的功能,输出参数还可EEPROM编程,yyds)、输出角度精准(个人测试绝大多数为±1LSB,真14位)、性能优异(真14Bit,MAX 55,000RPM,系统延时<5us,结合它的价位简直杀疯了)等诸多优点。


  除了以上优异的性能,MT6701的生产公司,麦歌恩微电子现已正式加入矽睿科技,矽睿科技持有麦歌恩微电子46.75%的股权。值得一说的是矽睿也是个宝贝公司,主要生产MEMS器件,其下的 QMI8658、QMC8610 我也用在过产品上,过几星期会批量一批尺寸兼容MPU6050模块的10DOF模组,供各位开发学习使用。

  算是个小预告吧,先来张图片,QMI8658A + QMC6310u + SPL07。I2C / SPI 通信接口。

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