磁传感器
磁传感器是把磁场、电流、应力应变、温度、光等外界因素引起敏感元件磁性能变化转换成电信号，以这种方式来检测相应物理量的器件。
磁传感器广泛用于现代工业和电子产品中以感应磁场强度来测量电流、位置、方向等物理参数。在现有技术中，有许多不同类型的传感器用于测量磁场和其他参数。
磁传感器是把磁场、电流、应力应变、温度、光等外界因素引起敏感元件磁性能变化转换成电信号，以这种方式来检测相应物理量的器件。磁传感器分为三类：指南针、磁场感应器、位置传感器。指南针：地球会产生磁场，如果你能测地球表面磁场就可以做指南针。电流传感器：电流传感器也是磁场传感器。电流传感器可以用在家用电器、智能电网、电动车、风力发电等等。位置传感器： 如果一个磁体和磁传感器相互之间有位置变化，这个位置变化是线性的就是线性传感器，如果转动的就是转动传感器。
大生活中用到很多磁传感器，比如说指南针，电脑硬盘、家用电器等等。
在传统产业改造中的应用及市场
据报道，1995年仅工业过程控制传感器的全球市场已达到260亿美元;2001年计算机HDD用SV-GMR磁头的市场超过了4000亿日元（约合34亿美元）。若采用新型微型磁传感器，既使操作更简便，又提高了可靠性，增长了器件寿命，降低了成本。
使用新型磁传感器可以显着提高测量和控制精度，如使用GMI（巨磁阻抗）磁场传感器，检测分辨率和常用磁通门磁强计一样，而响应速度却快了一倍，消耗功率仅为后者的1%;若用霍尔器件，其分辨率仅4A/m，而所需外场比前者高300余倍;在应力检测中，SI 传感器的灵敏度是常用电阻丝的2000倍高，是半导体应变规的20～40倍。工业机床的油压或气压汽缸活塞位置检测，广泛采用套在活塞杆上的永磁环和AMR元件组成的磁传感器，检测精度达0.1mm，检测速度可在0～500mm/s内以高低速度变换;改用GMI或SV-GMR传感器后，测量精度至少可以提高1个数量级。在机床数控化时代，数字磁尺帮助设计师们实现了闭环控制。使用绝对信号输出的磁尺，则不受噪声、电源电压波动等干扰，也不必原点复位。使用工作状态磁敏开关，还可以完成手动与数控之间的转换。
旋转磁编码器在旋转量的检测控制中起关键作用，它在数控机床、机器人、工厂自动化设备的位置检测、传输速度控制，磁盘、打印机之类的自动化设备通讯设备的旋转量检测中都是不可缺少的重要部件。其检测对象是光磁图形，不受油雾粉尘的影响，因此比目前最先进的光编码器的可靠性高寿命长，尤其适合于自动焊接、油漆机器人和与钢铁有关的位置检测以及各种金属、木材、塑料等加工行业的应用。而仍大量使用光编码器，由于这种器件易受粉尘、油污和烟雾的影响，用在自动焊接、油漆机器人、纺织和钢铁、木料、塑料等的加工中，可靠性极差。应用AMR、GMR 、GMI敏感元件构成的旋转磁编码器，就不存在上述缺点，因此，它们的市场需求年增长率在30%以上。在家用电器和节能产品中也也有其广泛的应用潜力，在节能环保产品中也大有用武之地。若使用微型磁编码器和控制微机一体化，更有利于简化控制系统结构，减少元件数和占空体积，这在精密制造和加工业中意义十分重大。
在环境监测中的应用
环境保护的前提是对各个环境参数（温度、气压、大气成份、噪声。..。..。）的监测，这里需要使用多种大量的传感器。采用强磁致伸缩非晶磁弹微型磁传感器，可以同时测量真空或密闭空间的温度和气压，而且不用接插件，可以遥测和远距离访问。在食品包装、环境科学实验等方面，应用前景广阔。
在交通管制中的应用
交通事故和交通阻塞是城市中和城市间交通存在的一个大问题。国内外都在加强高速公路行车支持道路系统（AHS）、智能运输系统（ITS）和道路交通信息系统（VICS）等的开发与建设。在这些新系统中，高灵敏度、高速响应微型磁传感器大有用武之地。例如，用分辨率可达1nT的GMI和SI传感器，可构成ITS传感器（作高速路上的道路标志，测车轮角度，货车近接距离），汽车通过记录仪（测通行方向、速度、车身长度、车种识别），停车场成批车辆传感器，加速度传感器（测车辆通过时路桥的振动等）。
磁传感器在电子罗盘中的应用
几个世纪以来，人们在导航中一直使用磁罗盘。有资料显示早在二千多年前中国人就开始使用天然磁石-一种磁铁矿来指示水平方向。电子罗盘（数字罗盘，电子指南针，数字指南针）是测量方位角（航向角）比较经济的一种电子仪器。如今电子指南针广泛应用于汽车和手持电子罗盘，手表，手机，对讲机，雷达探测器，望远镜，探星仪，穆斯林麦加探测器（穆斯林钟），手持 GPS 系统，寻路器，武器/导弹导航（ 航位推测 ），位置/方位系统，安全/定位设备，汽车、航海和航空的高性能导航设备，电子游戏机设备等需要方向或姿态显示的设备。
地球本身是一个大磁铁，地球表面的磁场大约为0.5Oe，地磁场平行地球表面并始终指向北方。利用GMR薄膜可做成用来探测地磁场的传感器。图5显示这种传感器的具体工作原理。我们可以制出能够探测磁场X和Y方向分量的集成GMR传感器。此传感器可作为罗盘并应用在各种交通工具上作为导航装置。美国的NVE公司已经把GMR传感器用在车辆的交通控制系统上。例如，放置在高速公路边的GMR传感器可以计算和区别通过传感器的车辆。如果同时分开放置两个GMR传感器，还可以探测出通过车辆的速度和车辆的长度，当然GMR也可用在公路的收费亭，从而实现收费的自动控制。另外高灵敏度和低磁场的传感器可以用在航空、航天及卫星通信技术上。大家知道，在军事工业中随着吸波技术的发展，军事物件可以通过覆盖一层吸波材料而隐蔽，但是它们无论如何都会产生磁场，因此通过GMR磁场传感器可以把隐蔽的物体找出来。当然，GMR磁场传感器可以应用在卫星上，用来探测地球表面上的物体和底下的矿藏分布。
门磁传感器在智能家居中的应用
在智能家居门禁系统中门磁开关的作用是负责门磁通电否，通电带磁（闭门），断电消磁（开门），门磁安装于门与门套上，开关安装于屋内，配合自动闭门器使用，一般可承受150公斤的拉力。
有线门磁为嵌入式安装更加隐蔽，感应门窗的开合，适用于木质或铝合金门窗发出有线常闭/常开开关信号。门磁是用来探测门、窗、抽屉等是否被非法打开或移动。它由无线发射器和磁块两部分组成。门磁系统其实和床磁等原理相同。
以屏幕的左下方为原点（2d编程的时候，是以屏幕左上方为原点的，这个值得注意一下），箭头指向的方向为正。从-10到10，以浮点数为等级单位，想象一下以下情形：
手机屏幕向上（z轴朝天）水平放置的时侯，（x，y，z）的值分别为（0，0，10）；
手机屏幕向下（z轴朝地）水平放置的时侯，（x，y，z）的值分别为（0，0，-10）；
手机屏幕向左侧放（x轴朝天）的时候，（x，y，z）的值分别为（10，0，0）；
手机竖直（y轴朝天）向上的时候，（x，y，z）的值分别为（0，10，0）；
2013.4.2，今天提交完代码，指南针的调试工作可以告一段落了。这段时间主要做了2项工作，1、写了一个自己的函数，在.c文件中去读acc的input event，因为原来的读值函数会引起驱动资源抢占。2、写了一个有效的滤波函数。滤波函数我前前后后写了4个，之前想的很复杂，今天下午看了一篇论文，试了下，发现原来有效的滤波函数如此简单，完全没有技术含量（取9次、报一次，去掉最大最小，取平均），如下（其它函数在分割下之前的版本中已经列出，见下文）：
//daiyyr add @2013.4.2
int acount， myx［9］， myy［9］;
//return 0 for collect; 1 for report
int Mean_filter（int16 *bData）{
signed short i， x， y， z;
x = bData［1］ + （bData［2］ 《《 8）;
y = bData［3］ + （bData［4］ 《《 8）;
z = bData［5］ + （bData［6］ 《《 8）;//don‘t do this
// printf（“x：%d， y：%d， z：%d\n”，x，y，z）;//no z
myx［acount］ = x;
myy［acount］ = y;
acount++;
if （acount == 9）{
signed short maxx = -1000， minx = 1000， maxy = -1000， miny = 1000， avgx = 0， avgy = 0;
acount = 0;
//do sort and average
for （i=0; i《9; i++）{
if （maxx 《 myx［i］）
maxx = myx［i］;
else if （minx 》 myx［i］）
minx = myx［i］;
avgx += myx［i］;
if （maxy 《 myy［i］）
maxy = myy［i］;
else if （miny 》 myy［i］）
miny = myy［i］;
avgy += myy［i］;
// printf（“avgx：%d， myx［i］：%d， avgy：%d， myy［i］：%d\n”， avgx， myx［i］， avgy， myy［i］）;
}
avgx = （avgx - maxx - minx） / 7;
avgy = （avgy - maxy - miny） / 7;
// printf（“bdata1：%x， bdata2：%x\n”， bData［1］， bData［2］）;
bData［1］ = avgx & （（int16）255）;
bData［2］ = avgx 》》 8;
bData［3］ = avgy & （（int16）255）;
bData［4］ = avgy 》》 8;
// printf（“maxx：%d， minx：%d， avgx：%d，avgy：%d; bdata1：%x， bdata2：%x，report！*********************\n”，maxx， minx， avgx， avgy， bData［1］， bData［2］）;
return 0;
}
return 1;
}
----------------------------下面内容为2013.4.2之前--------------------------------------------------------------------------------------
7023Q
https://192.168.0.220:8443/svn/coffee/trunk
驱动 coffee/kernel/drivers/misc/akm8975.c
HAL device/cct/common/libsku7sensors/AkmSensor.cpp
HAL特殊线层 device/cct/common/libsku7sensors/ak8975/
在此开启线程system/core/rootdir
编译生成的守护进程的可执行文件在手机中的位置：/system/bin/akmd8975
8000R
驱动 \\cts-server\sourcecode\rockchip-update\kernel\drivers\input\sensors\compass
sensors/sensor-dev.c
HAL：hardware/rk29/sensor/st/ak8975/…
开启线程：device/rockchip/rk30sdk/init.rk30board.rc
板子的GPIO脚变了，所以先修改板子配置源文件：
HAL层向服务层上报数据之前，经过以下几个流程：
A：开机运行一个叫akm8975的进程。这个进程源代码位于HAL层。8000R是hardware/rk29/sensor/st/；7023Q是device/cct/common/libsku7sensors/ak8975/
B：当指南针应用被打开后，通过HAL调用到驱动的enable函数，设备开始产生中断。
C：此时，akm8975这个进程捕获这个中断，读取驱动获得的原始数据，并作一番神秘的修改，具体的修改函数被封装于HAL层的…。/ak8975/libak8975/libak8975.a这个令人蛋疼菊紧的文件中，该文件的存在亵渎了自由软件精神，使业界良心荡然无存，让代码民工情何以堪。
D：之后这个进程呼叫ioctl与内核文件搞基，驱动的ioctl去调用驱动的报值函数AKECS_SetYPR，该函数通过input_report_abs上报。
E:HAL层通过读文件/dev/input/compass获取上报的值，并作最后的处理，最后报给服务层
rbuf［0］ = prms-》m_theta; // yaw 航向
rbuf［1］ = prms-》m_phi180; // pitch 俯仰角
rbuf［2］ = prms-》m_eta90; // roll 翻滚角
该器件最终输出到应用层的大约是这六个值：
磁场强度X轴、y轴、z轴、航向、俯仰角、翻滚角。其中俯仰角和翻滚角是依据重力传感器的值计算出的结果
最后调通的方法是，利用已经由可执行文件中的秘密函数计算出的x和y轴磁感强度值（即磁感线在水平面的投影值的分解值）
rbuf［9］ = prms-》m_hvec.u.x; // M_x
rbuf［10］ = prms-》m_hvec.u.y; // M_y
用arctan三角函数算出正北方向与手机的某个轴（x或y）的偏移角（实际上.a文件内部也是这样运算的），把角度值赋予：rbuf［0］ // yaw，当设备处于水平面的时候，顶层就是凭借这一个值来判断方向的！而设备若存在俯仰和翻滚角，则根据另外几个数据计算补偿。
下面是几个可执行文件中的关键函数，我用它们架空了.a文件，即自己通过磁感设备和加速度感应设备计算6个上报的值：三轴磁数据，航向、俯仰、翻滚三个方位数据。
同时注意值得正负，习惯上，确定了设备的“底部”后，将底部抬起，俯仰角pitch为正，反之为负；将设备右侧抬起，翻滚角roll为正，反之为负；航向为设备“纵轴”与正北方向的顺时针偏离角度（yaw小于360°时顺时针旋转设备，yaw递增）。
现在的问题是我的Gsensor——bma020会频繁出现大的尖波，这样造成俯仰角和翻滚角也出现尖波。我在尝试使用卡曼滤波算法过滤尖波。
频繁大尖波的原因找到了。我之前一直纳闷，为什么当我运行akmd守护进程时，ACC本身的报值会出现尖波影响，硬件上，AKM影响ACC的可能性可以立刻排除。那就是软件了，我看了ACC的驱动，原来，通过input event报值和open dev/bma020 ioctl（）报值，这两个报值方式调用的是同一个函数：int bma020_read_accel_xyz（bma020acc_t * acc）。而这个函数没有用自旋锁锁住，所以几乎可以肯定，当两个通过不同方式读acc值的进程同时运行时（ACC本身使用input报值，AKM通过ioctl读值），在上述函数里发生了内存抢占。
解决的方式有两个，1、给驱动函数bma020_read_accel_xyz加自旋锁；2、改变akmd读acc值的方式，通过input方式读值。
这个系统的设定是，不轮AKMD是否运行，ACC驱动不停地向input报值，所以相比用ioctl去读值，akmd去读ACC的input不会增加内核负担。
下面两个函数是用c语言写的读取acc的input event值的函数：
//daiyyr add @2013.03.30， to getting acc data by input. begin
staTIc int accOpened = 0， fd;
extern int16_t acc_data［3］; //defined in main.c
int getAccData（void）{
float fData［3］;
int err = 1;
if （！accOpened）{
fd = openAccInputEvent（）;
if （fd 《 0）{
printf（“open acc input event failed\n”）;
return -1;
}
accOpened = 1;
}
struct input_event event;
while（err 》 0）{
err = read（fd， &event， sizeof（event））;
if （err 《 0）{
printf（“read err， fd=%d，err=%d\n”， fd， err）;
return -2;
}
printf（“dy-code：%d， value：%d\n”，event.code， event.value）;
if（event.type == 0）{
printf（“dy-data［0］：%d， data［1］：%d， data［2］：%d\n”，acc_data［0］， acc_data［1］， acc_data［2］）;
return 0;
}
if（event.type == 2）{
switch （event.code）{
case 3：
acc_data［0］ = event.value;
conTInue;
case 4：
acc_data［1］ = event.value;
conTInue;
case 5：
acc_data［2］ = event.value;
conTInue;
}
}
}
return 0;
}
int openAccInputEvent（void）{
char *str， *p， dev［60］;
int i， fd = -1;
str = “/dev/input/event”;
strcpy（dev， str）;
for（i=0;i《20;i++）{
p = dev + strlen（dev）;
*p++ = i+48;
*p = ’\0‘;
// printf（“mybuffer：%s\n”， dev）;
fd = open（dev，0）;
if （fd》=0） {
char name［80］;
if （ioctl（fd， EVIOCGNAME（sizeof（name） - 1）， &name） 《 1） {
name［0］ = ’\0‘;
}
if （！strcmp（name， “acc”）） {
printf（“open dev succeed\n”）;
return fd;
} else {
close（fd）;
p--;
*p = ’\0‘;
fd = -1;
}
}
else{
printf（“err:open dev failed dev：%s\n”， dev）;
return -1;
}
}
return fd;
}
//daiyyr add end
主循环：
void MeasureSNGLoop（AK8975PRMS* prms）
{
BYTE i2cData［AKSC_BDATA_SIZE］;
int16 i;
int16 bData［AKSC_BDATA_SIZE］; // Measuring block data
int16 ret;
int32 ch;
int32 doze;
int32_t delay;
AKMD_INTERVAL interval;
struct timespec tsstart， tsend;
if （openKey（） 《 0） {
DBGPRINT（DBG_LEVEL1，
“%s：%d Error.\n”， __FUNCTION__， __LINE__）;
return;
}
if （openFormation（） 《 0） {
DBGPRINT（DBG_LEVEL1，
“%s：%d Error.\n”， __FUNCTION__， __LINE__）;
return;
}
// Get initial interval
GetValidInterval（CSPEC_INTERVAL_SNG， &interval）;
// Initialize
if（InitAK8975_Measure（prms） ！= AKD_SUCCESS）{
return;
}
while（TRUE）{
// Get start time
if （clock_gettime（CLOCK_REALTIME， &tsstart） 《 0） {
DBGPRINT（DBG_LEVEL1，
“%s：%d Error.\n”， __FUNCTION__， __LINE__）;
return;
}
// Set to SNG measurement pattern （Set CNTL register）
if （AKD_SetMode（AK8975_MODE_SNG_MEASURE） ！= AKD_SUCCESS） {
DBGPRINT（DBG_LEVEL1，
“%s：%d Error.\n”， __FUNCTION__， __LINE__）;
return;
}
// 。！ ： 获取 M snesor 的原始数据。 这里可能阻塞。
// Get measurement data from AK8975
// ST1 + （HXL + HXH） + （HYL + HYH） + （HZL + HZH） + ST2
// = 1 + （1 + 1） + （1 + 1） + （1 + 1） + 1 = 8 bytes
if （AKD_GetMagneticData（i2cData） ！= AKD_SUCCESS） {
DBGPRINT（DBG_LEVEL1，
“%s：%d Error.\n”， __FUNCTION__， __LINE__）;
return;
}
// Copy to local variable
// DBGPRINT（DBG_LEVEL3， “%s： bData（Hex）=”， __FUNCTION__）;
printf（“dyyr-”）;
for（i=0; i《AKSC_BDATA_SIZE; i++）{
bData［i］ = i2cData［i］;
// DBGPRINT（DBG_LEVEL3， “%02x，”， bData［i］）;
printf（“%02x，”， bData［i］）;
}
printf（“\n”）;
// DBGPRINT（DBG_LEVEL3， “\n”）;
D_WHEN_REPEAT（100，
“raw mag x ： %d， raw mag y ： %d， raw mag z ： %d.”，
（signed short）（bData［1］ + （bData［2］ 《《 8） ），
（signed short）（bData［3］ + （bData［4］ 《《 8） ），
（signed short）（bData［5］ + （bData［6］ 《《 8） ） ）;
// 。！ ：
// Get acceelration sensor’s measurement data.
if （GetAccVec（prms） ！= AKRET_PROC_SUCCEED） {
return;
}
/*
DBGPRINT（DBG_LEVEL3，
“%s： acc（Hex）=%02x，%02x，%02x\n”， __FUNCTION__，
prms-》m_avec.u.x， prms-》m_avec.u.y， prms-》m_avec.u.z）;
*/
//printf（“dyyr-MeasuringEventProcess”）;
ret = MeasuringEventProcess（
bData，
prms，
getFormation（），
interval.decimator，
CSPEC_CNTSUSPEND_SNG
）;
// Check the return value
if（ret == AKRET_PROC_SUCCEED）{
if（prms-》m_cntSuspend 》 0）{
// Show message
DBGPRINT（DBG_LEVEL2，
“Suspend cycle count = %d\n”， prms-》m_cntSuspend）;
}
else if （prms-》m_callcnt 《= 1）{
// Check interval
if （AKD_GetDelay（&delay） ！= AKD_SUCCESS） {
DBGPRINT（DBG_LEVEL1，
“%s：%d Error.\n”， __FUNCTION__， __LINE__）;
} else {
GetValidInterval（delay， &interval）;
}
}
//printf（“dyyr- measureresulthook\n”）;
// Display（or dispatch） the result.
Disp_MeasurementResultHook（prms）;
}
//下面几个是位于main.c 的报值函数和我的数值处理函数
/*！
Daiyyr@2013.03.29
Get acc data and convert to pitch and roll orientation
acc_data： acc data.
pitch： pitch orientation to report
roll： roll orientation to report
获取加速度数据并转换为俯仰角和翻滚角
acc_data：存储加速度数据
pitch：将上报的俯仰角
roll：将上报的翻滚角
*/
int16_t acc_data［3］;
int acc2pitch_roll（int *pitch， int *roll）
{
if（getAccData（） 《 0）
return -1;
*pitch = acc_data［2］ 》 0 ？ （acc_data［0］ 》 0 ？ -11520+acc_data［0］*64/264*90 ： 11520+acc_data［0］*64/248*90） ： （acc_data［0］ 》 0 ？ -acc_data［0］*64/264*90 ： -acc_data［0］*64/248*90）;
*roll = acc_data［1］ 》 0 ？ acc_data［1］*64/242*90 ： acc_data［1］*64/273*90;
return 0;
}
/*！
Daiyyr@2013.03.29
Calibration for x & y axis magnetic data.
*/
int xmax = 1， ymax = 1， xmin = 0， ymin = 0;
int mag_x_y_calibration（int *x， int *y）{
int xsf， ysf， xoff， yoff;
// printf（“xy：%d，%d\n”， *x， *y）;
if（*x 》 xmax）
xmax = *x;
else if（*x 《 xmin）
xmin = *x;
if（*y 》 ymax）
ymax = *y;
else if（*y 《 ymin）
ymin = *y;
xsf = 1 》 （ymax-ymin）/（2*（xmax-ymin）） ？ 1 ： （ymax-ymin）/（2*（xmax-ymin））;
ysf = 1 》 （xmax-ymin）/（2*（ymax-ymin）） ？ 1 ： （xmax-ymin）/（2*（ymax-ymin））;
xoff = （（xmax-xmin）/2-xmax）*xsf;
yoff = （（ymax-ymin）/2-ymax）*ysf;
// printf（“xoff：%d， xsf：%d\n”， xoff， xsf）;
*x = xsf + *x + xoff;
*y = ysf + *y + yoff;
// printf（“hhll：%d，%d，%d，%d\n”， xmax， ymax， xmin， ymin）;
return 0;
}
int16_t acc_data［3］;
void Disp_MeasurementResultHook（AK8975PRMS * prms）
{
int err;
int16 acc［3］; /* 将缓存 acc sensor 返回的数据。 */
if （！s_opmode） {
int rbuf［12］ = { 0 };
// rbuf［0］ = prms-》m_theta; // yaw
// rbuf［1］ = prms-》m_phi180; // pitch
// rbuf［2］ = prms-》m_eta90; // roll
// rbuf［6］ = prms-》m_avec.u.x; // G_Sensor x
// rbuf［7］ = prms-》m_avec.u.y; // G_Sensor y
// rbuf［8］ = prms-》m_avec.u.z; // G_Sensor z
acc2pitch_roll（&rbuf［1］， &rbuf［2］）;
rbuf［3］ = 25; // tmp （AK8975 doesn‘t have temperature sensor）
rbuf［4］ = prms-》m_hdst; // m_stat
rbuf［5］ = 3; // g_stat
rbuf［9］ = prms-》m_hvec.u.x; // M_x
rbuf［10］ = prms-》m_hvec.u.y; // M_y
mag_x_y_calibration（&rbuf［9］， &rbuf［10］）;
rbuf［11］ = prms-》m_hvec.u.z; // M_z
rbuf［0］ = axis2angle（rbuf［10］， -rbuf［9］）; // yaw
//printf（“pitch=%d， roll=%d，\n”， rbuf［1］/64， rbuf［2］/64）;
/* 。！ ： 将计算得到的结果回写到驱动。 */
err=ioctl（g_file， ECS_IOCTL_SET_YPR， &rbuf）; // 之后， 驱动会将该数据上报 sensor HAL.
}
/* 否则， 。.. */
else {
Disp_MeasurementResult（prms）;
}
}
下面是用三角函数求偏移角度的函数
/*！
返回地磁感线在水平面的投影与【设备水平放置时y轴】的夹角 Daiyyr@2013.02.23
*/
int axis2angle（int x， int y）
{
double dx = x， dy = y;
double angle = 180/3.1415*atan2（dx， dy）;
angle = angle 》= 0 ？ angle ： （angle+360）;
// printf（“dyyr-angle： %f\n”， angle）;
return （int）（angle*64）;
}
