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1 引言
V2XE是一種以集成微處理器作為控制和接口的新型2軸羅盤和大地磁場傳感器[1>,U2XE使用新型系統(tǒng)常用的3V工作電源,具有功耗低、尺寸小、在各種條件下的抗噪聲能力強、較大的測量靈敏感應區(qū)等優(yōu)點。V2XE結合了PNI公司專利的磁場感應傳感器和測量電路技術,不受補償漂移的影響,在不同溫度下的測量結果很穩(wěn)定。V2XE通過簡單易行的標準SPI接口輸入/輸出數(shù)據(jù)。
2 性能特點
V2XE的典型特性如下：
功率低（3V DC,2mA輸出）;
封裝尺寸?。?5.4mm×5.4mm×11.5mm）;
高地磁感應（0.01°）;
高地磁精度（2.0°）;
數(shù)字接口輸出（3V標準SPI接口）;
具有高的磁場感應（0.00015Gauss）;
具有大的磁場量程（±11Gauss）。
V2XE的引腳功能如表1所列。
將V2XE應用于GPS系統(tǒng),用AT89C2051讀取V2XE的測量數(shù)據(jù),通過串口將數(shù)據(jù)傳送到GPS處理器,圖1示出V2XE連接到單片機的原理圖。由于AT89C2051沒有標準的SPI口輸出[2>,故分別用P1.7、P1.6和P1.5來模擬SCLK、MISO及MOSI端。V2XE的復位引腳SYNC由P3.7腳控制,SSNOT接地,V2XE工作在從機模式。
3 數(shù)據(jù)格式和命令字
V2XE有Big Endian和Little Endian兩種數(shù)據(jù)格式。Big Endian類型數(shù)據(jù)是從高位到低位存放,Little Editan數(shù)據(jù)是倒序存放,即在最高8位依次放最低8位的數(shù)據(jù),在最低8位依次放最高8位的數(shù)據(jù)。如圖2所示。
帶有數(shù)據(jù)的命令格式由開始標志（Sync Flay）、指令類別（Frame Type）和結束標志（Terminator）組成,圖3所示是一個帶有參數(shù)Heading（0X02）和Magnitude（0X05）的SetDataComponents（0X03）命令構成。V2XE常用命令字包括GetModInfo、ModInfoResp、SetDataComponent、GetData、DataResp、Setconfig、GetConfig、ConfigResp和SaveConfig。其指令碼和功能如表2所示。
4 編程實例
SPI接口的數(shù)據(jù)接收和發(fā)送是同步的。V2XE每接收一個數(shù)據(jù)時將會發(fā)出0X00。當V2XE發(fā)送命令的應答時,它將不處理任何輸入的數(shù)據(jù),因此,在主機獲取V2XE數(shù)據(jù)時,應是發(fā)送和接收同時進行。用C語言編寫發(fā)送-接收函數(shù)SPITransmit如下：
一個V2XE系統(tǒng)的典型應用流程如圖4所示。
V2XE出廠時,都在其ROM中固化了芯片的版本號。用戶第一次應用V2XE系統(tǒng)可首先讀出該版本號以判斷器件是否正常工作,可先向V2XE發(fā)送命令GetModInfo,然后讀取返回值ModInfoResp,其程序如下：
這樣,獲得的芯片信息存放在數(shù)組verson中,可以根據(jù)讀取的值和實際版本號（V2XEV201）對比以確定系統(tǒng)是否正常工作,如果系統(tǒng)正常,首先要根據(jù)需要設置返回數(shù)據(jù)格式以確定V2XE返回這些用戶感興趣的值,主要包括地磁方向角、磁場強度、溫度和校準狀態(tài)位等。另外,還要設置一些初始化參數(shù),主要包括Declination（本地的地磁角,可以從http：//獲得）、True North（設置參照角度為地磁北[3>）、Big Endian（選擇數(shù)據(jù)的大、小模式）、Dampingsize（數(shù)據(jù)緩沖區(qū),將緩沖區(qū)里的數(shù)據(jù)平均后作為V2XE的實際輸出）。
在V2XE的實際應用中,常常需要校準,常用命令包括StartCal、StopCal、GetCalData、CalDataResp和SetCalData,其指令代碼和功能描述如表3所示。在標準過程中,V2XE裝置要盡量水平放置,從開始校準到結束校準過程中需將裝置原地旋轉兩周。每轉的時間不得小于30s,校準完成后,可以查詢參數(shù)calstate來判斷校準是否成功,完成參數(shù)設置和校準等初始化工作后,可以通過發(fā)送指令GetData（0x04）來獲取V2XE的數(shù)據(jù),對V2XE每發(fā)送命令一次必須將其輸出全部讀出。否則會影響下一次的正常輸出。
5 結束語
該系統(tǒng)已經成功應用于手持GPS定位導航產品中,在室溫下,其測量方向角偏差2°內,測量的溫度偏差也小于1℃,地磁傳感器V2XE以其接口簡單、功耗低、體積小和軟件設計簡單等優(yōu)點在GPS定位和磁場檢測等方面有著廣闊的應用前景。
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