1. 读取AS5048角度数据

任务目标

通过SPI接口读取AS5048磁编码器的14位原始角度值（0~16383），将其转换为0~360.0°的浮点角度，并在终端打印结果以验证数据正确性。本案例使用STM32 HAL库实现主机端SPI通信，AS5048作为从设备。

硬件连接与依赖

• MCU：STM32F407（或其他支持HAL库的STM32系列）
• 传感器：AS5048B（14位磁角编码器，SPI接口）
• 连接：SCK→PA5，MISO→PA6，MOSI→PA7，CS→PA4（软件控制片选）
• 库依赖：STM32CubeMX生成的HAL库，SPI1已配置为模式0（CPOL=0，CPHA=1），时钟分频≤4MHz

关键实现说明

AS5048的SPI帧为16位：前2位为命令/状态位（读取命令为0x3FFF），后14位为数据。主机发送16位命令后，从机在下一个16位时钟周期返回数据。因此每次读取需要连续两次SPI传输：第一次发送读命令并丢弃返回，第二次发送任意值（如0x0000）并接收有效角度数据。片选在每次16位传输之间必须拉高再拉低，以触发从机更新输出寄存器。

完整代码

// main.c 中用户代码区（SPI1已初始化，CS引脚PA4配置为输出）
#include <stdio.h>
#include <math.h>

#define AS5048_CS_LOW()   HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_RESET)
#define AS5048_CS_HIGH()  HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_SET)

// 读取AS5048原始角度值（14位）
uint16_t AS5048_ReadAngleRaw(void) {
    uint16_t cmd = 0x3FFF;  // 读角度寄存器命令
    uint16_t rx1 = 0, rx2 = 0;

    AS5048_CS_LOW();
    HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi1, (uint8_t*)&cmd, (uint8_t*)&rx1, 1, 100);
    AS5048_CS_HIGH();

    // 第二次传输获取实际数据
    uint16_t dummy = 0x0000;
    AS5048_CS_LOW();
    HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi1, (uint8_t*)&dummy, (uint8_t*)&rx2, 1, 100);
    AS5048_CS_HIGH();

    return rx2 & 0x3FFF;  // 屏蔽高2位，保留14位数据
}

// 将原始值转换为角度（0~360°）
float AS5048_RawToDegrees(uint16_t raw) {
    return (float)raw * 360.0f / 16384.0f;
}

// 主循环中调用示例
int main(void) {
    // ... HAL_Init(); SystemClock_Config(); MX_GPIO_Init(); MX_SPI1_Init(); 等初始化代码 ...

    while (1) {
        uint16_t raw = AS5048_ReadAngleRaw();
        float deg = AS5048_RawToDegrees(raw);
        printf("Raw: %5u, Angle: %.2f°\n", raw, deg);
        HAL_Delay(500);  // 每500ms读取一次
    }
}

运行与验证

1. 使用STM32CubeMX生成工程，配置SPI1为全双工主机，CPOL=Low、CPHA=2Edge（即模式0），预分频使SCK≤4MHz；PA4设为GPIO输出。
2. 将代码复制到main.c对应位置，串口重定向至USART1（波特率115200）。
3. 编译烧录后，打开串口终端，观察输出。

通过条件：缓慢旋转磁铁（或编码器转轴），串口打印的Raw值在0~16383之间连续变化，Angle值在0.00°~360.00°之间对应变化，且无跳变或卡死。若用手固定磁铁在某位置，多次读取的Raw值波动不超过±3 LSB（对应约±0.07°），则SPI通信与数据转换正确。

常见问题

• 数据始终为0或0x3FFF：检查CS时序是否满足两次传输间拉高；确认SPI模式为CPOL=0/CPHA=1（部分库标注为Mode 1）。
• 角度跳变剧烈：检查SCK频率是否超过4MHz上限，或电源纹波过大（建议在VDD3V3与GND间加100nF去耦电容）。
• 串口无输出：确认printf重定向已实现（使用HAL_UART_Transmit或syscall重写）。