Python 库 adafruit-circuitpython-as5600 详解

1. 功能概述

adafruit-circuitpython-as5600 是一个用于与 AS5600 磁旋转编码器通信的 CircuitPython 库。AS5600 是一款高精度磁旋转位置传感器，可测量 0°~360° 的旋转角度，适用于需要角度检测的场景（如机器人关节、旋钮控制、电机位置反馈等）。该库提供了简单的接口，用于读取角度、原始位置数据、检测磁场强度等。

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2. 安装方法

需先安装 CircuitPython 环境，再通过 pip 安装库：

pip install adafruit-circuitpython-as5600

若使用特定开发板（如 Raspberry Pi Pico），可能需要额外安装 adafruit-blinka 以模拟 CircuitPython API：

pip install adafruit-blinka

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3. 基本语法与参数

3.1 初始化传感器

import board
import adafruit_as5600

# 使用 I2C 接口初始化（AS5600 默认 I2C 地址为 0x36）
i2c = board.I2C()  # 初始化 I2C 总线（SCL、SDA 引脚因板而异）
as5600 = adafruit_as5600.AS5600(i2c)

3.2 核心属性与方法

属性/方法	说明	参数/返回值
angle	读取当前角度（0.0° ~ 360.0°）	返回浮点值
raw_angle	读取原始角度（0 ~ 4095，对应 12 位精度）	返回整数
magnitude	读取磁场强度（0 ~ 255）	返回整数，值过低/过高表示磁场异常
status	读取传感器状态（如磁场过强/过弱）	返回字典，包含状态标志位
is_magnet_too_strong	检查磁场是否过强	返回布尔值
is_magnet_too_weak	检查磁场是否过弱	返回布尔值
is_magnet_detected	检查是否检测到磁场	返回布尔值

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4. 实际应用案例

案例 1：基础角度读取

import time
import board
import adafruit_as5600

i2c = board.I2C()
as5600 = adafruit_as5600.AS5600(i2c)

while True:
    print(f"角度: {as5600.angle:.2f}°")
    time.sleep(0.1)

案例 2：检测磁场状态

import board
import adafruit_as5600

i2c = board.I2C()
as5600 = adafruit_as5600.AS5600(i2c)

if not as5600.is_magnet_detected:
    print("未检测到磁铁！")
elif as5600.is_magnet_too_weak:
    print("磁场过弱，请靠近磁铁！")
elif as5600.is_magnet_too_strong:
    print("磁场过强，请远离磁铁！")
else:
    print(f"磁场正常，角度: {as5600.angle:.2f}°")

案例 3：旋钮控制 LED 亮度

import board
import pwmio
import adafruit_as5600
from adafruit_motor import servo  # 需安装 adafruit-circuitpython-motor

# 初始化 LED（PWM 控制）
led = pwmio.PWMOut(board.D13, frequency=5000, duty_cycle=0)
i2c = board.I2C()
as5600 = adafruit_as5600.AS5600(i2c)

while True:
    # 将 0°~360° 映射到 0~65535（PWM 占空比范围）
    brightness = int((as5600.angle / 360) * 65535)
    led.duty_cycle = brightness

案例 4：记录旋转方向（顺时针/逆时针）

import time
import board
import adafruit_as5600

i2c = board.I2C()
as5600 = adafruit_as5600.AS5600(i2c)
prev_angle = as5600.angle

while True:
    current_angle = as5600.angle
    diff = current_angle - prev_angle
    
    # 处理 360° 边界（如从 350° 到 10° 视为顺时针旋转 20°）
    if diff > 180:
        diff -= 360
    elif diff < -180:
        diff += 360
    
    if diff > 0:
        print("顺时针旋转")
    elif diff < 0:
        print("逆时针旋转")
    
    prev_angle = current_angle
    time.sleep(0.1)

案例 5：设置角度范围限制（如 0°~180°）

import board
import adafruit_as5600

i2c = board.I2C()
as5600 = adafruit_as5600.AS5600(i2c)

# 设置最小/最大角度（0~4095 对应原始值）
as5600.min_angle = 0      # 0°
as5600.max_angle = 2048  # 180°（4095*(180/360)）

while True:
    print(f"受限角度: {as5600.angle:.2f}°")  # 输出将被限制在 0°~180°

案例 6：计算旋转速度（°/s）

import time
import board
import adafruit_as5600

i2c = board.I2C()
as5600 = adafruit_as5600.AS5600(i2c)
prev_angle = as5600.angle
prev_time = time.time()

while True:
    current_time = time.time()
    current_angle = as5600.angle
    dt = current_time - prev_time
    
    # 计算角度差（处理 360° 边界）
    d_angle = current_angle - prev_angle
    if d_angle > 180:
        d_angle -= 360
    elif d_angle < -180:
        d_angle += 360
    
    speed = d_angle / dt  # 速度（°/s）
    print(f"速度: {speed:.2f}°/s")
    
    prev_angle = current_angle
    prev_time = current_time
    time.sleep(0.1)

案例 7：结合 OLED 显示角度（需 ssd1306 库）

import board
import adafruit_as5600
import adafruit_ssd1306  # 需安装 adafruit-circuitpython-ssd1306
from PIL import Image, ImageDraw, ImageFont

# 初始化 OLED（128x64）
i2c = board.I2C()
oled = adafruit_ssd1306.SSD1306_I2C(128, 64, i2c, addr=0x3C)
as5600 = adafruit_as5600.AS5600(i2c)

while True:
    oled.fill(0)  # 清屏
    angle = as5600.angle
    # 在 OLED 上显示角度
    draw = ImageDraw.Draw(Image.new('1', (oled.width, oled.height)))
    draw.text((0, 0), f"Angle: {angle:.1f}°", font=ImageFont.load_default(), fill=1)
    oled.image(draw)
    oled.show()

案例 8：触发角度阈值事件（如超过 90° 报警）

import time
import board
import digitalio
import adafruit_as5600

i2c = board.I2C()
as5600 = adafruit_as5600.AS5600(i2c)
buzzer = digitalio.DigitalInOut(board.D5)  # 蜂鸣器连接到 D5
buzzer.direction = digitalio.Direction.OUTPUT

THRESHOLD = 90  # 阈值角度

while True:
    if as5600.angle > THRESHOLD:
        buzzer.value = True  # 触发报警
        print("角度超过阈值！")
    else:
        buzzer.value = False
    time.sleep(0.1)

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5. 常见错误与注意事项

5.1 常见错误

1. OSError: [Errno 121] Remote I/O error

   • 原因：I2C 通信失败（传感器未连接、地址错误或接线松动）。
   • 解决：检查接线（SCL/SDA 引脚是否正确）、确认传感器地址（默认 0x36）。

2. AttributeError: module 'board' has no attribute 'I2C'

   • 原因：未正确安装 adafruit-blinka 或开发板不支持 I2C。
   • 解决：安装 adafruit-blinka 并确保开发板支持 I2C。

3. 角度数据跳变或不准确

   • 原因：磁铁位置偏移、磁场干扰或传感器未校准。
   • 解决：调整磁铁与传感器距离（建议 1~2mm），远离强磁场。

5.2 注意事项

1. 磁铁安装：AS5600 依赖磁铁工作，需确保磁铁与传感器表面平行且距离适当（过近/过远会导致磁场异常）。
2. 校准：首次使用建议校准角度范围（通过 min_angle 和 max_angle）以提高精度。
3. 电源：传感器工作电压为 3.3V，请勿接 5V 电源，否则可能烧毁。
4. 干扰：远离电机、扬声器等强磁场设备，避免数据失真。
5. 采样率：连续读取时建议添加适当延迟（如 10ms），避免 I2C 总线拥堵。

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通过上述内容，你可以全面了解 adafruit-circuitpython-as5600 的使用方法，并根据实际场景灵活应用。

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