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

Posted 2022-09-21 Mark_md

  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

  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。

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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。

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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。

资料/源码汇总链接：Github

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STM32 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。

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。

（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）

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。

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。