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，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(qiáng)、較大的測量靈敏感應(yīng)區(qū)等優(yōu)點(diǎn)。V2XE結(jié)合了PNI公司專利的磁場感應(yīng)傳感器和測量電路技術(shù)，不受補(bǔ)償漂移的影響，在不同溫度下的測量結(jié)果很穩(wěn)定。V2XE通過簡單易行的標(biāo)準(zhǔn)SPI接口輸入/輸出數(shù)據(jù)。

2、 性能特點(diǎn)

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(yīng)（0.01°）；

高地磁精度（2.0°）；

數(shù)字接口輸出（3V標(biāo)準(zhǔn)SPI接口）；

具有高的磁場感應(yīng)（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(yīng)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(jī)的原理圖。由于AT89C2051沒有標(biāo)準(zhǔn)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(fù)位引腳SYNC由P3.7腳控制，SSNOT接地，V2XE工作在從機(jī)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(biāo)志（Sync Flay）、指令類別（Frame Type）和結(jié)束標(biāo)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(gòu)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(shí)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(dāng)V2XE發(fā)送命令的應(yīng)答時，它將不處理任何輸入的數(shù)據(jù)，因此，在主機(jī)獲取V2XE數(shù)據(jù)時，應(yīng)是發(fā)送和接收同時進(jìn)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(yīng)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(yīng)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(shí)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(shè)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(qiáng)度、溫度和校準(zhǔn)狀態(tài)位等。另外，還要設(shè)置一些初始化參數(shù)，主要包括Declination（本地的地磁角，可以從http：//www.ngdc.noaa.gov/cgi-bin/seg/gmag/fldsnth1.pl獲得）、True North（設(shè)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(shí)際輸出）。

在V2XE的實(shí)際應(yīng)用中，常常需要校準(zhǔn)，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(biāo)準(zhǔn)過程中，V2XE裝置要盡量水平放置，從開始校準(zhǔn)到結(jié)束校準(zhǔn)過程中需將裝置原地旋轉(zhuǎn)兩周。每轉(zhuǎn)的時間不得小于30s，校準(zhǔn)完成后，可以查詢參數(shù)calstate來判斷校準(zhǔn)是否成功，完成參數(shù)設(shè)置和校準(zhǔn)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(jié)束語

該系統(tǒng)已經(jīng)成功應(yīng)用于手持GPS定位導(dǎo)航產(chǎn)品中，在室溫下，其測量方向角偏差2°內(nèi)，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(shè)計簡單等優(yōu)點(diǎn)在GPS定位和磁場檢測等方面有著廣闊的應(yīng)用前景。

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