AS5047P编码器入门指南：从硬件连接到软件配置的完整实践

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AS5047P 是一款通过霍尔效应测量磁铁角度的 14 位绝对式编码器，相当于把 360°划分为 16384 个步进（360/16384≈0.022°分辨率）。它通过 SPI 接口输出数据，同时提供模拟差分正弦 / 余弦信号（A/ B 通道）作为备用接口。

SPI 工作模式：仅支持 Mode 1（CPOL=0, CPHA=1），时钟空闲时为低电平，在上升沿采样数据
数据格式：每次传输 16 位，包含 14 位角度值（D13-D0）和 2 位状态标志（D15 为奇偶校验，D14 为错误标志）
关键特性：
内置自动增益控制(AGC)，适应不同磁场强度
单电源 3.3V/5V 供电兼容
最高 10MHz SPI 时钟频率

片选信号 (CSN) 直连 MCU：未加 10kΩ 上拉电阻导致 SPI 锁死
忽略滤波电路：电机干扰导致数据跳变（实测在 MOSI/MISO 加 100pF 电容可降低 30% 噪声）
磁铁距离不当：推荐 2 -3mm 气隙，过远会导致信号幅度不足（<200mV）

[VDD 3.3V]───┬───[0.1μF]───┐
             │           [AS5047P]
             ├──[10kΩ]───CSN  
             ├───────────SCLK 
[MCU]───────┼───────────MISO 
             ├───────────MOSI 
[GND]───────┴───────────GND

必须添加的元件：
电源去耦：0.1μF 陶瓷电容贴片放置
信号防护：所有 SPI 线串联 22Ω 电阻
磁铁安装：轴向充磁的 6mm 直径钕磁铁，NS 极朝向传感器

// SPI1 参数配置（CubeMX 生成后修改）hspi1.Instance = SPI1;
hspi1.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER;
hspi1.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES;
hspi1.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_16BIT; // 必须 16 位模式
hspi1.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_LOW;
hspi1.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_1EDGE;    // CPHA=1
hspi1.Init.NSS = SPI_NSS_SOFT;            // 软件控制片选
hspi1.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_32; // 10MHz 时钟时设为 32 分频
HAL_SPI_Init(&hspi1);

uint16_t AS5047_ReadAngle(void) {
  uint16_t command = 0xFFFF; // 读角度命令 + 空数据
  uint16_t response;

  HAL_GPIO_WritePin(CSN_GPIO_Port, CSN_Pin, GPIO_PIN_RESET);
  HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi1, (uint8_t*)&command, (uint8_t*)&response, 1, 100);
  HAL_GPIO_WritePin(CSN_GPIO_Port, CSN_Pin, GPIO_PIN_SET);

  // 校验处理
  if(response & 0x4000) { // 检查错误标志
    return 0xFFFF;
  }
  return response & 0x3FFF; // 提取 14 位有效数据
}

#define FILTER_SIZE 5
uint16_t angle_buffer[FILTER_SIZE];
uint8_t buf_index = 0;

uint16_t SmoothAngle(uint16_t raw_angle) {angle_buffer[buf_index++] = raw_angle;
  if(buf_index >= FILTER_SIZE) buf_index = 0;

  uint32_t sum = 0;
  for(uint8_t i=0; i<FILTER_SIZE; i++) {sum += angle_buffer[i];
  }
  return sum / FILTER_SIZE;
}