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HMC5883是霍尼韋爾公司生產的一款地磁場檢測芯片，其國產替代產品為QMC5883。這兩種芯片基本相似，QMC 5883也是號稱得到了霍尼韋爾公司的授權。
兩款芯片在外觀上沒有明顯的區別，本人在某寶上購買的QMC系列芯片上居然堂而皇之寫著HMC5883，如果兩者搞混了，就難得出正確結果。
網上有很多采用單片機虛擬i2c總線讀取數據的例程，也有采用Python讀取i2c總線數據的例子，但是如何利用linux系統中直接用C語言來讀取數據的例子比較少，而且不是全面。很多專業的linux系統書籍中偏重于介紹如何編寫i2c總線驅動程序，較少介紹如何直接利用系統中現有的命令讀取數據。
本文主要介紹如何利用樹莓派（Linux系統，3B+和4B+型號都通用）下讀取5883系列傳感器的數據，直接調用Linux系統中的指令來讀取i2c總線上的數據。
硬件連接
首先HMC 5883模塊具有4個引腳，Vcc、GND、SCL和SDA，分別連接到樹莓派對應的引腳，Vcc接樹莓派的5V電源即可，SCL和SDA接到i2c-1總線上（注意，請不要接到0號i2c總線上，需要進行另外設置才能打開該總線）。
開啟總線，安裝i2ctool工具
連接成功之后，首先要打開i2c總線，在樹莓系統默認中是關閉i2c總線的，可以通過raspi-config配置界面中的interface開啟（enable）i2c總線。
開啟總線后，還需要安裝i2ctool工具，才方便調試i2c總線，這是一個很小的工具。在控制臺輸入：
sudo apt-get install i2c-tools命令即可安裝i2c-tools。
安裝完成后可以使用i2cdetect -l查看i2c總線開啟情況：
使用i2cdetect -y 1命令即可掃描接在總線上的所有I2C設備，并打印出該設備的I2C總線地址。
這時，顯示了該總線上掛載了一個設備，地址為0x0d，0x0d（二進制為0000 1101）是QMC 5883的7位地址，（注意：HMC 5883的7位地址是0x1e，這是兩種芯片的第一處不同。）
數據手冊上會說到8位地址，8位地址是這樣計算的：將7位地址左移1位，讀地址為末位加1，則對應的8位地址為0x1b（二進制為0001 1011 ），寫地址為末位加0，則對應的8位地址為0x1A（二進制為0001 1010 ）。但是利用linux系統自帶的驅動程序不需要使用8位地址，7位地址就足夠了。
另外微信公眾號“制造技術研究社”覺得幾個有用的指令是：
1、查看數據：i2cdump -f -y 1 0x0d 查看0d地址下所有地址上的數據
2、寫寄存器：i2cset -f -y 1 0x0d 0x09 0x01 設置相應寄存器的數值，這里是向地址為0x0d設備下的0x09地址寫入0x01這個數據。
QMC 5883和HMC 5883的芯片設置
QMC 5883需要設置0x09，0x0B、0x20、0x21這四個寄存器的內容，其中0x0B是置位復位的周期，默認值為0x01， 0x09是控制寄存器，bit0和bit1控制采樣模式，分別為連續模式和等待模式，00是等待，01是連續模式，bit2和bit3是采集速率，bit4和bit5是測量范圍，00為正負2高斯，01為正負8高斯，bit6，bit7是過采樣率，這里是說多采集一些數據，得平均值的意思，這里可以不管?？傊?x09的默認配置為0x0d或者0x1d。總結以上，QMC 5883需要配置的寄存器為：（值得吐槽的是，0x20和0x21寄存器是一定需要設置的，但是這個點在datasheet里面居然沒有說明?。?br>
芯片地址0x09數據為=0x0d/0x1d;
芯片地址0x0B數據為= 0x01;
芯片地址0x20數據為= 0x40;
芯片地址0x21數據為= 0x01;
根據測試的需求，很明顯需要先配置這四個寄存器。
而對于HMC 5883需要配置3個寄存器，也就是i2c設備的頭三個地址0x00、0x01、0x02，分別被稱為配置寄存器A、配置寄存器B，模式寄存器，配置寄存器A設置過采樣率和測試頻率，配置寄存器B設置增益大?。ǚ糯笙禂?、檢測數據和磁場值的轉換系數）；模式寄存器是設置采樣模式。
詳細的配置說明可以參見數據手冊，也可以聯系微信公眾號：“制造技術研究社”，留言獲得。
總之，HMC 5883的配置參數可以按照以下內容：
define HMC5883_CRA 0x14 采樣頻率30Hz
define HMC5883_CRB 0xe0 測量范圍正負8.1高斯
define HMC5883_MR 0x00 連續測量模式
QMC 5883和HMC 5883的測量數據
QMC 5883的數據存儲在0x00-0x05連續6個地址，0x00是x方向的低8位數據，0x01是x方向的高8位數據；0x02是Y方向的低8位數據，0x03是Y方向的高8位數據；0x04是Z方向的低8位數據，0x05是Z方向的高8位數據；
HMC 5883的數據存儲在0x03-0x08連續6個地址，順序為XZY，（這又是不同點），0x03是x方向的高8位數據，0x04是x方向的高8位數據（高低次序也不同），其余類推。
所以只要將這些數據讀取出來，就可以實現對磁場的測量。
調用linux驅動程度讀取數據
以上全部為準備知識，只有清楚認識了5883系列芯片，才能正確讀寫芯片。雖然網上有些利用wringPi程序來讀取i2c總線的方法，但是沒有關于如何采用C語言編程讀寫芯片的例子，下面以QMC 5883的讀取程序為例，詳細講解如何用C語言調用i2c總線驅動程序。
首先C語言頭文件要包含基本輸入輸出函數stdio.h、
io控制頭文件<sys/ioctl.h>
標準庫函數<unistd.h>
文件控制頭文件 <fcntl.h>
Linux下的i2c驅動頭文件<linux/i2c.h>
Linux下的i2c設備頭文件<linux/i2c-dev.h>
其次，定義一些產生的地址常數，
其中#define QMC5883 "/dev/i2c-1"是linux系統的特色，將所有的設備看作掛載的路徑，
define Gain 12000 是配置數據和磁場值的轉換系數，在文末解釋了如何計算磁場和系數。
第三部分 i2c讀寫函數及流程
在檢測之前，先要將配置數據寫入設備中，以寫入0x09寄存器和0x0B寄存器為例，
首先獲得文件ID，
int fd=open(QMC5883,O_RDWR);
通過open函數，就獲得了文件的ID，其中O_RDWR是系統自定義的宏，表示以讀寫模式打開文件，open( )函數的返回值是一個大于0的數，被稱之為文件ID（file_ID），如果返回值為0，或者負數，說明讀寫文件出現了問題。
在后面的程序中，只要調用file_ID，就可以實現了對接口的調用。
注意，在讀取結束，要close文件。
第二步是定義一個數組QMC5883_init_config_1[4]，
QMC5883_init_config_1[4]={0x09,QMC5883_0x09,0x00,QMC5883_0x0B};
數組的第一個值是0x09，表示i2c設備的子地址（寄存器的地址），就是說在從第9個地址開始寫入，順序將后面的數據寫入設備，該數組后面的數據就是需要配置的值，分別為0x0d、0x00、0x01，執行該指令后，linux系統驅動程序會在0x09地址之后，陸續寫入這3個數，（其中地址0x0A的數據不需要寫入，這里寫進去只是為了方便。）
接著定義另一個數組，配置其他寄存器
QMC5883_init_config_2[3]={0x20,QMC5883_0x20,QMC5883_0x21};
完成了四個寄存器的配置，接下來將讀寫指針調回到數據地址的首地址，
定義一個無符號數suba，unsigned char suba=0 這個數的指針提出來，寫入文件，讀寫指針就回到了0x00位置。
第三步是讀取數據，
讀取數據的函數為read(),其格式和write()很相似
unsigned char QMC5883_read_data[6];
read(fd,QMC5883_read_data,8);
XYZ三個方向的數據分別存在連續的6個地址內，將低8位（LSB）的數據左移8位，再和高8位“求或運算”就得到了測量的磁場數據。
最后將數據顯示出來就可以了。
注：這里通過while循環，實現連續不斷的測量，想要中止的話，按下Ctrl+C跳出循環，中止程序即可。
HMC 5883的讀寫方式也與此類似，可以對照寫出程序，也可以聯系微信公眾號“制造技術研究社”，進一步交流相關內容。
總結:
讀寫5883系列傳感器，關鍵是掌握linux系統下設備的讀寫，首先要掌握傳感器的配置內容，其次一定要注意各個地址的區別，在正確的地址讀寫正確的內容。
附1：磁場的計算
傳感器測出的數據為一個整型數據hpx，當測量范圍為2Guass的時候，增益系數為12 000，那么磁場值為hpx/12000（Guass）
注意，磁場強度的單位為A/m，在空氣中，A/m和高斯的轉換關系為1高斯=79.62A/m，可以繼續轉換為磁場強度作為單位。
注意二：整型數和實數之間還要注意數據類型的轉換。
附2：源代碼
/************************************************/
/* *Magnetic testing Program */
/* Edit by: Doctor Han in HFUT */
/* Date:2019.12.23 */
/************************************************/
#include <stdio.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <linux/i2c.h>
#include <linux/i2c-dev.h>
#define QMC5883 "/dev/i2c-1"
#define QMC5883_ADDR 0x0d //adress
#define QMC5883_0x0B 0x01 //set/reset period
#define QMC5883_0x20 0x40 //unkown configration
#define QMC5883_0x21 0x01 //unkown configration
#define QMC5883_0x09 0x0d //Configration
#define Gain 12000
int main()
{
//printf("Testing by QMC5883L (From i2c Bus)\n");
int fd=open(QMC5883,O_RDWR);
int i;
int Num=1;
unsigned char QMC5883_init_config_1[4]={0x09,QMC5883_0x09,0x00,QMC5883_0x0B};
unsigned char QMC5883_init_config_2[3]={0x20,QMC5883_0x20,QMC5883_0x21};
unsigned char suba=0;
unsigned char QMC5883_read_data[6];
//unsigned char QMC5883_write_data_buff[4]={0,QMC5883_CRA,QMC5883_CRB,QMC5883_MR};
double Hx,Hy,Hz,Temp;
short int hpx,hpy,hpz，temp;
if(fd<0)
{
printf("Open QMC5883 failed\n");
}
if(ioctl(fd,I2C_SLAVE_FORCE,QMC5883_ADDR)<0)
{
printf("Address fault\n");
close(fd);
}
//while(1)
//{
write(fd,QMC5883_init_config_1,4);
write(fd,QMC5883_init_config_2,3);
write(fd,&suba,1);
read(fd,QMC5883_read_data,8);
hpx=*QMC5883_read_data;
hpx=*(QMC5883_read_data+1)<<8|hpx;
hpy=*(QMC5883_read_data+2);
hpy=*(QMC5883_read_data+3)<<8|hpy;
hpz=*(QMC5883_read_data+4);
hpz=*(QMC5883_read_data+5)<<8|hpz;
printf("No=%d ",Num);
//printf("Hx=%d ;Hy=%d ;Hz=%d \n",hpx,hpy,hpz);
Hx=hpx*79.61/Gain;
Hy=hpy*79.61/Gain;
Hz=hpz*79.61/Gain;
Temp=temp*1.00/100;
Num=Num+1;
printf("Hx=%f A/m; Hy=%f A/m; Hz=%f A/m;\n",Hx,Hy,Hz);
//}
return 0;
close(fd);
}
