代码收藏家 AS5600步进电机编码器：原理图、PCB、STM32控制代码
一、AS5600介绍
AS5600是一个易于编程的磁性旋转位置传感器，具有高分辨率的12位模拟或PWM输出。这种非接触式系统测量一个直径磁化的轴上磁铁的绝对角度。
引脚如下图
他有两种供电模式：5V和3.3V
我们为了和stm32F103C8T6单片机的电压一致，也使用3.3V供电，然后开始画PCB。
二、pcb设计
使用嘉立创EDA画图
三、实物照片
已经把as5600贴到了电机后面，暂时没有稍微长一点的螺丝，不然用四个螺丝固定更好。
四、程序代码
代码实现的功能：
1、可以实时显示当前绝对位置的角度（0~360）
2、可以实时显示增量角度，比如正转了2转，显示为720度，又在此基础上反转了3转，显示为-360度。
3、一上电当前位置即可自动设置为初始零位。
3、也可以测实时的速度（暂时没有写这部分功能，实现也简单，两次位置差除以时间即可）
难点：as5600接在了电机尾部，步进电机的轴转5.18圈，减速器输出的轴转1圈，as5600直接读的是步进电机轴的位置（我这个步进电机带了减速器，减速比为5.18）所以还需要一些转换。
程序大概思路：
设置3个变量temp0（记录一上电之后电机轴的初始位置，在程序中只需运行一次即可），temp1（用于记录本次电机轴的位置），temp2（用于记录下一次电机轴的位置）。temp1和temp2主要用于过360度判断，即如果temp-temp2>180度（在很短的时间内），那么肯定是过了360度了，即下一转开始了，因为电机不可能在很短的时间转过这么多度。而且从程序初始化以后就要一直拿比较temp1和temp2，每次都不能少，比较完了就把temp2赋值给temp1，然后下次再获取最新的temp2以后，继续和temp1比较。就是要一直和上一次的数据比较，中间不能又一次断开，这样可以保证不漏过那个变化的点，每次过360度的时候，进行一个计数（程序中用过零点标记sign_angle计数），然后只要知道初始角度（temp0）、过零点的次数（sign_angle），以及当前点的角度（temp2），就可以算出角度增量。
程序代码如下：
下面是as5600.h文件
#ifndef __AS5600__
#define __AS5600__
#include "sys.h"
#include "stm32f10x.h"
#define Slave_Addr 0x36 //设备从地址
#define Write_Bit 0 //写标记
#define Read_Bit 1 //读标记
#define Angle_Hight_Register_Addr 0x0C //寄存器高位地址
#define Angle_Low_Register_Addr 0x0D //寄存器低位地址
#define Jian_Su_Bi 5.18 //步进电机减速比
void AS5600_Init ( void ); //初始化
u16 AS5600_Read_Len ( u8 addr, u8 reg, u8 len, u8 *buf );//从AS5600读取一次数据
void Get_Ini_Val(void); //得到上电后角度初始值
void Get_Temp_Add(void); //等到角度增量（原始值表示的）
void Change_angle(void); //将原始增量数据转化为角度
void Get_Num_sign(void); //用于过零点计数
下面是as5600.c文件
#include "as5600.h"
#include "i2c.h"
#include "delay.h"
u32 angle_ini = 0; //初始角度值
u32 temp0 = 0; //初始角度原始输出值
u32 temp1 = 0; //上次角度原始输出值
u32 temp2 = 0; //这次角度原始输出值
u32 temp_add = 0; //从初始角度开始的累计角度原始值
u8 buf[2] = {0}; //用于oled显示存放变量，和本程序关系不大
int sign_angle = 0; //过零点标记（即从0度转到360度之后继续转又回零的那个点，正向经过一次加一，反向经过一次减一）
double True_Angle = 0.0; //真实角度（累计角度）
int dir = 0; //0正向 1反向 //方向
double Current_Angle = 0; //当前角度（就是绝对位置角度，小于360度）
void AS5600_Init ( void ) {
IIC_Init();
}
u16 AS5600_Read_Len ( u8 addr, u8 reg, u8 len, u8 *buf ) {
IIC_Start();
IIC_Send_Byte ( ( addr << 1 ) | Write_Bit );
if ( IIC_Wait_Ack() ) {
IIC_Stop();
return 1;
}
IIC_Send_Byte ( reg );
IIC_Wait_Ack();
IIC_Start();
IIC_Send_Byte ( ( addr << 1 ) | Read_Bit ); // 发送器件地址 + 读命令
IIC_Wait_Ack(); // 等待应答
while ( len ) {
if ( len == 1 ) {
*buf = IIC_Read_Byte ( 0 ); // 读数据，发送nACK
} else {
*buf = IIC_Read_Byte ( 1 ) & 0x000f; // 读数据，发送ACK 原始1f,改为0f
}
len--;
buf++;
}
IIC_Stop();
return 0;
}
void Get_Ini_Val(void)//获得初始角度
{
u8 i = 0;
u32 transfer = 0;
for ( i = 0; i < 20; i++ ) { // 刚开始数据可能不稳定，直接丢掉
AS5600_Read_Len ( Slave_Addr, Angle_Hight_Register_Addr, 2, buf );
delay_ms ( 5 );
}
for ( i = 0; i < 20; i++ ) { // 软件滤波
AS5600_Read_Len ( Slave_Addr, Angle_Hight_Register_Addr, 2, buf );
transfer += ( ( buf[0] << 8 ) | buf[1] );
delay_ms ( 5 );
}
temp0 = transfer / 20;
temp2 = temp0;//给temp2初始化为初始值
temp1 = temp0;//给temp1初始化为初始值
}
void Get_Temp_Add(void)//计算角度增量
{
if(sign_angle == 0) //当从没经过零点时
{
if(temp2 >= temp0) //正转
{ temp_add = temp2 - temp0;
dir = 0;}
else //反转
{ temp_add = temp0 - temp2;
dir = 1;}
}
else if(sign_angle > 0)//经过一次及以上零点位置后，分两种情况，正向经过与反向经过，需分开讨论
{
temp_add = 4096 + temp2 - temp0 + ( sign_angle - 1)*4096; //正向经过
dir = 0;
}
else
{
temp_add =4096 + temp0 - 4096*(sign_angle+1) - temp2; //反向经过
dir = 1;
}
}
void Change_angle(void)//考虑减速比，计算增量实际角度
{
True_Angle = (temp_add/(Jian_Su_Bi*4096))*360; //4096代表as5600原始数据最大值（0~4096）
}
void Get_Current_angle(void)//获取360度角度，即计算绝对位置，小于等于360度
{
u32 x0 = 0;
x0 = (temp_add*100)%((u32)(Jian_Su_Bi*100)*4096);
Current_Angle = (x0/(Jian_Su_Bi*4096))*360/100;
}
void Get_Num_sign(void) //计算过零点次数，这个函数也可以用定时器中断来调用，效果更好
{
u32 x;
AS5600_Read_Len ( Slave_Addr, Angle_Hight_Register_Addr, 2, buf );
temp2 = ( ( buf[0] << 8 ) | buf[1] );
if(temp1 >= temp2)
{
x = temp1 - temp2;
if(x>2048)//正转通过零点
{
sign_angle++;
}
}
else
{
x = temp2 -temp1;
if(x>2048)//反转通过零点
{
sign_angle--;
}
}
temp1 = temp2;//每次都把temp2赋给temp1
}
下面是main函数
#include "stm32f10x.h"
#include "oled.h"
#include "delay.h"
#include "timer.h"
#include "key.h"
#include "exti.h"
#include "as5600.h"
#include "stdio.h"
#include "sys.h"
#include "key.h"
#include "mtor.h"
#include "exti.h"
#include "oledfont.h"
extern u8 TIM2_Pulse_TIM3_Counter_OK;
uint16_t pwm = 7199;
u32 pulsecnt = 200;
extern double Current_Angle;
extern double True_Angle;
extern int dir;
extern u32 temp_add;
extern u32 temp2;
extern u32 temp0;
uint8_t sign = 0;
extern int sign_angle;
int main(void)
{
char strff[21];
char strff2[21];
static uint8_t x = 1;
delay_init();
OLED_Init();
led_Init();
KEY_Init();
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级
TIM3_PWM_Init(pwm,19);//控制频率 72000000/(7199+1)/(19+1)=500HZ
TIM_SetCompare2(TIM3,10);//控制占空比，原始49，改为2999
motor_init();
TIM2_Init(pulsecnt);
EXTIX_Init();
AS5600_Init();
memset(strff,0,sizeof(strff));
memset(strff2,0,sizeof(strff2));
Get_Ini_Val();//获得初始角度
while(1)
{
Get_Temp_Add();
Change_angle();
Get_Current_angle();
Get_Num_sign();
sprintf(strff,"%.2f",True_Angle);//%0.2f angle
//sprintf(strff2,"%.2f",Current_Angle);//%0.2f angle
sprintf(strff2,"%.2f",Current_Angle);
if(dir == 0)
{
OLED_ShowChar(0,0,'+');
OLED_ShowChar(0,4,'+');
}
else
{
OLED_ShowChar(0,0,'-');
OLED_ShowChar(0,4,'-');
}
OLED_ShowNum(6,0,True_Angle,5,12);
OLED_ShowString(0,2,strff);
OLED_ShowNum(6,4,Current_Angle,5,12);
OLED_ShowString(0,6,strff2);
//OLED_ShowNum(54,6,3600000/pwm,5,12);
Get_Num_sign();
switch(sign)
{
case 1:
if(x==1)
{/*TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);
led_On_Off();
x++;*/
setDir();
x++;
}
else if(x==2)
{
/*setDir();
x++;*/
TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);
led_On_Off();
x++;
}
else if(x==3)
{ TIM_Cmd(TIM3,DISABLE);
led_On_Off();
x=1;}
sign = 0;
break;
case 2:
if(pwm>0)
{
pwm-=100;
}else
{
pwm=7199;
}
sign = 0;
TIM_SetAutoreload(TIM3,pwm);
break;
case 3:
if(pwm<15000)
{
pwm+=100;
}else
{
pwm=7199;
}
sign = 0;
TIM_SetAutoreload(TIM3,pwm);
break;
case 4:
//正转1/4，反转1/4，正转半圈，反转半圈
Pulse_output(1036);
/*setDir();
Pulse_output(1036);
while(TIM2_Pulse_TIM3_Counter_OK!=1);
TIM2_Pulse_TIM3_Counter_OK=0;*/
//setDir();
/*Pulse_output(100);
while(TIM2_Pulse_TIM3_Counter_OK!=1);
TIM2_Pulse_TIM3_Counter_OK=0;
setDir();
Pulse_output(100);
while(TIM2_Pulse_TIM3_Counter_OK!=1);
TIM2_Pulse_TIM3_Counter_OK=0;
*/
sign = 0;
break;
default:
break;
}
if(TIM2_Pulse_TIM3_Counter_OK==1)
{
TIM2_Pulse_TIM3_Counter_OK=0;
}
}
}
注意switch后面的语句是用来按钮控制步进电机运动的，和as5600本身无关。
五、实物演示
图中一个是基于STM32F103C8T6的控制器，一个是TB6600步进电机驱动板。
实测，代码正常运行，功能都可以实现，连续正转10圈误差在3.6度以内，再反转10圈回零点误差在0.15度以内，数据也基本稳定。
测试数据记录
测试的时候每次给半圈的脉冲，所以一转是两个数据，0->180.21->0.103->180.63->0.239…依次测量得到。
最后，附上程序代码以及AS5600的berger制板文件的下载地址
链接：https://pan.baidu.com/s/1zxl2O3oEvmDIDNtbDGoTPg
提取码：m5k5
演示效果观看地址：
https://www.bilibili.com/video/BV1hP411N7PJ/?vd_source=81fb9332eb85b94d92d4e3884ff48c6a
