中级
30 分钟

使用AS5047D和MK64FN1M0VDC12创建非接触式电位器应用

轴向角度定位

Magnetic Rotary 4 Click with Clicker 2 for Kinetis

已发布 6月 26, 2024

点击板

Magnetic Rotary 4 Click

开发板

Clicker 2 for Kinetis

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

MK64FN1M0VDC12

快速的全360度范围内的绝对角度测量。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Magnetic Rotary 4 Click基于AS5047D,这是一款用于在ams AG的全360度范围内快速绝对角度测量的高分辨率旋转位置传感器。AS5047D的核心是CMOS技术的霍尔效应磁传感器,将垂直于芯片表面的磁场分量转换为数字值。它允许主机MCU从AS5047D读取14位绝对角度位置数据,并在无需专用编程器的情况下编程非易失性设置。它还配备了动态角度误差补偿块,通过使用线性预测计算算法来校正计算角度的延迟。内部霍尔传感器的信号在ADC转换之前被放大和过滤,然后由CORDIC块处理以计算磁场矢量的角度和幅度。磁场的强度由自动增益控制(AGC)使用,以调整放大级别

以补偿温度和磁场变化。Magnetic Rotary 4 Click通过标准SPI接口与MCU通信,支持常见的SPI模式,SPI模式1。此Click板™还配有一个板载接头,保留用于增量和换向信号的各自A/B/I和U/V/W信号,以及嵌入的自诊断。增量运动在一组ABI信号上指示,十进制模式下每转最大分辨率为2000步/500脉冲,二进制模式下为2048步/512脉冲。ABI信号的分辨率是可编程的,可以减少到每转32或8脉冲。无刷直流(BLDC)电机也可以通过标准UVW换向接口进行控制,极对数可编程范围为1到7。在恒定旋转速度下,AS5047D内部补偿延迟时间,减少SPI、ABI和UVW输出的动态角

度误差,而在更高速度下,插值器填补缺失的ABI脉冲,并在不丢失分辨率的情况下生成UVW信号。AS5047D允许在UVW输出接口和W引脚上的PWM编码接口之间进行选择,可视为绝对角度位置。此外,此板的独特之处在于一个用于旋转磁铁支架的位置,设计用于与磁性旋转位置传感器配合使用,允许在开发过程中快速原型设计和快速测量。此Click板™只能在3.3V逻辑电压电平下工作。因此,使用不同逻辑电平的MCU之前,板必须执行适当的逻辑电压转换。然而,此Click板™配备了包含功能和示例代码的库,可以用作进一步开发的参考。

Magnetic Rotary 4 Click top side image
Magnetic Rotary 4 Click bottom side image

功能概述

开发板

Clicker 2 for Kinetis 是一款紧凑型入门开发板,它将 Click 板™的灵活性带给您喜爱的微控制器,使其成为实现您想法的完美入门套件。它配备了一款板载 32 位 ARM Cortex-M4F 微控制器,NXP 半导体公司的 MK64FN1M0VDC12,两个 mikroBUS™ 插槽用于 Click 板™连接,一个 USB 连接器,LED 指示灯,按钮,一个 JTAG 程序员连接器以及两个 26 针头用于与外部电子设备的接口。其紧凑的设计和清晰、易识别的丝网标记让您能够迅速构建具有独特功能和特性

的小工具。Clicker 2 for Kinetis 开发套件的每个部分 都包含了使同一板块运行最高效的必要组件。除了可以选择 Clicker 2 for Kinetis 的编程方式,使用 USB HID mikroBootloader 或外部 mikroProg 连接器进行 Kinetis 编程外,Clicker 2 板还包括一个干净且调节过的开发套件电源供应模块。它提供了两种供电方式;通过 USB Micro-B 电缆,其中板载电压调节器为板上每个组件提供适当的电压水平,或使用锂聚合物 电池通过板载电池连接器供电。所有 mikroBUS™ 本

身支持的通信方法都在这块板上,包括已经建立良好的 mikroBUS™ 插槽、重置按钮和几个用户可配置的按钮及 LED 指示灯。Clicker 2 for Kinetis 是 Mikroe 生态系统的一个组成部分,允许您在几分钟内创建新的应用程序。它由 Mikroe 软件工具原生支持,得益于大量不同的 Click 板™(超过一千块板),其数量每天都在增长,它涵盖了原型制作的许多方面。

Clicker 2 for Kinetis dimensions image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

1024

硅供应商

NXP

引脚数

121

RAM (字节)

262144

你完善了我!

配件

Rotary Magnetic Holder是一个用于配合磁性旋转位置传感器使用的附加装置。它配有一个尺寸为22x16x10毫米(长x宽x高)的塑料支架,以及一个带有6毫米直径磁铁的可调轴。塑料框架有四个圆形脚,可以插入磁性旋转位置传感器附近的板上的孔中,顶部有一个直径为6毫米的孔与携带磁铁的可调轴相匹配。这个轴上有一个高度调节螺钉,用户可以将其高度调节在18到22毫米之间。这样,在开发过程中可以快速进行原型设计和磁铁特性的快速测量。

Magnetic Rotary 4 Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
SPI Chip Select
PC4
CS
SPI Clock
PC5
SCK
SPI Data OUT
PC7
MISO
SPI Data IN
PC6
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
NC
NC
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Magnetic Rotary 4 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Clicker 2 for PIC32MZ front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Clicker 2 for Kinetis作为您的开发板开始。

Clicker 2 for PIC32MZ front image hardware assembly
GNSS2 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
GNSS2 Click complete accessories setup image hardware assembly
Board mapper by product7 hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
Necto image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Flip&Click PIC32MZ MCU step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image Necto Step hardware assembly

实时跟踪您的结果

应用程序输出

1. 应用程序输出 - 在调试模式下,“应用程序输出”窗口支持实时数据监控,直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境,以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输,实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置,以确保正常运行。有关分步设置说明,请参考提供的教程

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据,使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置,请按照提供的教程,其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时,请使用以下函数:plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式,用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称,并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持

库描述

该库包含 Magnetic Rotary 4 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • magneticrotary4_set_rotation_direction - 此函数将磁铁的旋转方向设置为顺时针或逆时针。

  • magneticrotary4_calibrate_zero_position - 此函数将传感器校准到零角度位置。

  • magneticrotary4_get_angle - 此函数读取绝对位置的原始数据并将其转换为角度(度)。

开源

代码示例

完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。

/*!
 * @file main.c
 * @brief MagneticRotary4 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of Magnetic Rotary 4 click board by reading 
 * and displaying the magnet (potentiometer) angular position in degrees.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver, sets the rotation direction, and calibrates the sensor 
 * for potentiometer zero position.
 *
 * ## Application Task
 * Reads the magnet (potentiometer) angular position in degrees every 100ms 
 * and displays the results on the USB UART.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "magneticrotary4.h"

static magneticrotary4_t magneticrotary4;
static log_t logger;

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    magneticrotary4_cfg_t magneticrotary4_cfg;  /**< Click config object. */

    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info( &logger, " Application Init " );

    // Click initialization.
    magneticrotary4_cfg_setup( &magneticrotary4_cfg );
    MAGNETICROTARY4_MAP_MIKROBUS( magneticrotary4_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( SPI_MASTER_ERROR == magneticrotary4_init( &magneticrotary4, &magneticrotary4_cfg ) )
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( MAGNETICROTARY4_ERROR == magneticrotary4_set_rotation_direction ( &magneticrotary4, MAGNETICROTARY4_DIRECTION_CW ) )
    {
        log_error( &logger, " Set rotation direction." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( MAGNETICROTARY4_ERROR == magneticrotary4_calibrate_zero_position ( &magneticrotary4 ) )
    {
        log_error( &logger, " Calibrate zero position." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void )
{
    float angle;
    if ( MAGNETICROTARY4_OK == magneticrotary4_get_angle ( &magneticrotary4, &angle ) )
    {
        log_printf( &logger, " Angle: %.1f degrees\r\n\n", angle );
        Delay_ms ( 100 );
    }
}

void main ( void )
{
    application_init( );

    for ( ; ; )
    {
        application_task( );
    }
}

// ------------------------------------------------------------------------ END

额外支持

资源

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