查看“LSM303DLHC-APP01”的源代码

{{DISPLAYTITLE:罗盘校准}}
==='''概述'''===
该应用笔记以LSM303DLHC为例子，简单讲解了磁力计的校准方式并简要进行代码讲解。

==='''预备知识'''===
如果没有了解过磁力计校准的，可以先看这两篇文章：

http://blog.sina.com.cn/s/blog_8240cbef0101i7gn.html

http://www.dzsc.com/data/html/2010-11-29/87454.html

如果磁力计在含有附加的局部磁场的环境中进行操作，磁力计的输出做附加的修正将是必要的。

在没有任何本地磁场的影响下 ，下图1可以通过旋转设备360°产生的平面 ，图2为引入本地磁场。

[[File:LSM303DLHC-APP01.jpeg|400px]] [[File:LSM303DLHC-APP02.jpeg|400px]]

一.

修正的输出可以根据下面的方法来计算：     

1）在磁场干扰的条件下进行，数据收集设备被旋转360°。 

2）数据进行分析，以产生偏差的偏移和灵敏度的比例因子，以补偿所述干扰。


例子：

从数据中发现的X和Y磁强计的最大输出：

[[File:LSM303DLHC-APP19.png]]

从中可以看出X轴的数据，X具有更大的反应，我们设置其比例系数为1

[[File:LSM303DLHC-APP20.png]]

再计算其他比例系数：

[[File:LSM303DLHC-APP21.png]]

对于偏置补偿：

[[File:LSM303DLHC-APP22.png]]

正确的输出：

[[File:LSM303DLHC-APP23.png]]

二.

1）水平匀速旋转，收集XY轴数据

2）转动器材90度（Z轴）匀速转动以收集Z轴数据

[[File:LSM303DLHC-APP24.png]]

将磁力计读到的裸值减去offset，得到用做角度计算的Heading值

[[File:LSM303DLHC-APP25.png]]

水平测试，得到的方位角 = arctanYH/XH
非水平测试，需要使用加速计进行倾角补偿，先计算出翻滚角Roll和俯仰角Pitch，然后计算Heading值：

[[File:LSM303DLHC-APP26.png]]

==='''实例讲解'''===

这里以Open103Z+ LSM303DLHC Board + FT232 USB UART Board 为例

===='''步骤0'''====

硬件连接如下：

[[File:LSM303DLHC-APP27.png]]

下载[https://{{SERVERNAME}}/w/upload/5/5c/LSM303DLHC-Board-code.7z 示例程序]，打开Magnetic calibration工程

===='''步骤1'''====

*修改STEP注释，编译STEP1部分代码，下载并运行程序。

[[File:LSM303DLHC-APP03.png]]

*打开[[:File:串口调试助手.zip|串口调试助手]]（波特率：115200），正常可以看到串口输出相应的方位角。

[[File:LSM303DLHC-APP04.png]]

一般情况下，此时输出的角度误差比较大，因为一方面受到了环境中的磁干扰，另一方面是由于本身传感器制造工艺导致。

[[File:LSM303DLHC-APP05.png]]

这里为了简化代码，只使用了水平测试方位角的计算公式。由于没有把加速度计数据耦合进去，所以在非水平条件下输出误差会比较大。

   方位角 = arctanYH/XH  （其中YH为磁力计Y轴输出，XH为X轴输出）

注：这一步骤对于磁力计校准来说不是必须的，仅为了与校准后的角度进行对比。

===='''步骤2'''====
*修改STEP注释，编译STEP2部分代码，下载并运行程序。

[[File:LSM303DLHC-APP06.png]]

*打开串口工具（波特率：115200），正常可以看到串口输出XYZ三个方向的原始数据。

[[File:LSM303DLHC-APP07.png]]

*先点击清除窗口，将串口助手中原来的数据清空，在对XYZ三轴分别缓慢旋转模块几周（为了得到足够的样本），点击关闭串口，在将串口助手里的内容复制到一个TXT文件，如下：

[[File:LSM303DLHC-APP08.png]]

*新建一个Excel表格：MagData.xlsx，选择 数据 -》 自文本，选择刚新建的data.txt -》按提示操作（注意选择分格符为逗号） -》保存文件

[[File:LSM303DLHC-APP09.png]]

[[File:LSM303DLHC-APP10.png]]

[[File:LSM303DLHC-APP11.png]]

[[File:LSM303DLHC-APP12.png]]

[[File:LSM303DLHC-APP13.png]]

*打开[https://{{SERVERNAME}}/w/upload/4/4d/AntMag_v1.0.1.zip AntMag_v1.0.1] （该软件由WalkAnt提供），选择 加载数据文件-》选择刚新建的MagData.xlsx，最终可以得到校准后的相关参数。

[[File:LSM303DLHC-APP14.png]]

[[File:LSM303DLHC-APP15.png]]

===='''步骤3'''====
*修改STEP注释，编译STEP3部分代码。

[[File:LSM303DLHC-APP16.png]]

*将步骤2得到的参数填入到相应该的位置：

[[File:LSM303DLHC-APP17.png]]

*下载并运行程序。

*打开串口工具（波特率：115200），正常可以看到串口输出校准后的数据和校准后的角度。

[[File:LSM303DLHC-APP18.png]]

*在于步骤1输出的角度进行对比，可以看到输出的精度有所提升。有时如果得到的输出角度偏差还比较大，则重复步骤2。

===='''其它'''====
由于上述方法使用的计算量很大，一般不会将这部分代码添加到MCU的程序中。如果你对这部分的代码实现感兴趣，请自行查阅相关资料。

国外也有很多类似的开源上位机，有兴趣的可自行研究。

http://www.varesano.net/blog/fabio/freeimu-magnetometer-and-accelerometer-calibration-gui-alpha-version-out

https://github.com/mjs513/FreeIMU-Updates/wiki/04.-FreeIMU-Calibration

如果你在使用中，对精度要求不高，可以用以下简单的校准方式。这种方式的优点是可以集成到代码中，只需要很少的计算量就可以得到比较精确的数据。

·修改STEP注释，编译STEP4部分代码。

[[File:LSM303DLHC-APP28.png]]

·把传感器水平放置，绕Z轴旋转一周后，将可以得到3轴的修正值，通过将原始数据减去修正值，在计算角度，可以得到比步骤1要精确一些的方位角。