初学者
10 分钟

使用OPT4060和STM32F103RB测量颜色和光强

高速高灵敏度RGBW颜色感测解决方案

Color 19 Click with Nucleo 64 with STM32F103RB MCU

已发布 1月 28, 2025

点击板

Color 19 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F103RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F103RB

适用于智能照明、显示校准和环境光感测的颜色和光强度测量解决方案

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Color 19 Click 基于德州仪器(Texas Instruments)的 OPT4060,这是一款高速、高灵敏度的 RGBW 颜色传感器,专为以极高精度测量颜色和光强度而设计。该单芯片传感器专注于先进的颜色检测,可测量红、绿、蓝以及宽带(白色)四个通道。每个通道均具有优化的光谱响应,能够在各种光照条件下提供精确的颜色和光强度分析。此 Click 板™ 可提供精确的光强度(勒克斯)和颜色数据,非常适合用于智能照明、显示颜色调节、环境光感测以及环境监测等应用。OPT4060 集成了带有精细调谐光谱响应的专用光学滤波器,特别是在红外光(NIR)波段 850 和 940nm 下提供强大的波长排除能力。这种设计在存在近红外干扰的环境中也能确保可靠的测量结果。此

外,其宽带通道提供了全面的光强度数据,可实现精确的勒克斯计算和颜色表征。OPT4060 提供灵活的配置选项,光转换时间可在 600μs 至 800ms 之间调节,支持每通道 12 个可编程步长。用户可根据需求在速度和分辨率之间进行平衡,以满足各种应用要求。传感器具有出色的灵敏度,能够检测低至 2.15mlux 的光照水平,适用于需要在低照度和高照度环境中实现精确光强监控的应用。此 Click 板™ 采用独特的设计格式,支持 MIKROE 最新推出的“Click Snap”功能。与标准版 Click 板不同,该功能允许通过折断 PCB 将主传感器区域变为可移动部分,为实现多种新应用提供了可能性。凭借 Snap 功能,OPT4060 可以通过直接访问标记为 1-8 的引脚信号独立运行。

此外,Snap 部分还包括一个固定的螺丝孔位置,用户可以将 Snap 板固定在所需位置。Color 19 Click 使用 I2C 接口,与主机 MCU 的通信时钟速度高达 2.6MHz,确保高速通信。I2C 地址可通过 Snap 区域内的板载跳线 ADDR SEL 轻松配置,支持在同一总线上同时存在多个设备。除了通信引脚外,板上还配备了一个中断(INT)引脚,使主机 MCU 能够在检测到用户定义的事件(如光强高于或低于设定水平)前进入休眠或忽略传感器结果。此 Click 板™ 仅支持 3.3V 逻辑电压操作。如果使用不同逻辑电压的 MCU,必须执行适当的逻辑电压电平转换。该板还配备了一个库,包含函数和示例代码,可作为进一步开发的参考。

Color 19 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32F103RB MCU 提供了一种经济高效且灵活的平台,供开发者探索新想法并原型设计他们的项目。该板利用 STM32 微控制器的多功能性,使用户能够为他们的项目选择最佳的性能与功耗平衡。它配备了 LQFP64 封装的 STM32 微控制器,并包含了如用户 LED(同时作为 ARDUINO® 信号)、用户和复位按钮,以及 32.768kHz 晶体振荡器用于精确的计时操作等基本组件。Nucleo-64 板设计考虑到扩展性和灵活性,它特有的 ARDUINO® Uno

V3 扩展连接器和 ST morpho 扩展引脚头,提供了对 STM32 I/O 的完全访问,以实现全面的项目整合。电源供应选项灵活,支持 ST-LINK USB VBUS 或外部电源,确保在各种开发环境中的适应性。该板还配备了一个具有 USB 重枚举功能的板载 ST-LINK 调试器/编程器,简化了编程和调试过程。此外,该板设计旨在简化高级开发,它的外部 SMPS 为 Vcore 逻辑供电提供高效支持,支持 USB 设备全速或 USB SNK/UFP 全速,并内置加密功能,提升了项目的功效

和安全性。通过外部 SMPS 实验的专用连接器、 用于  ST-LINK 的 USB 连接器以及 MIPI® 调试连接器,提供了更多的硬件接口和实验可能性。开发者将通过 STM32Cube MCU Package 提供的全面免费软件库和示例得到广泛支持。这些,加上与多种集成开发环境(IDE)的兼容性,包括 IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM 和 STM32CubeIDE,确保了流畅且高效的开发体验,使用户能够充分利用 Nucleo-64 板在他们的项目中的能力。

Nucleo 64 with STM32F103RB MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M3

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

20480

你完善了我!

配件

Click Shield for Nucleo-64 配备了两个专有的 mikroBUS™ 插座,使得所有的 Click board™ 设备都可以轻松地与 STM32 Nucleo-64 开发板连接。这样,Mikroe 允许其用户从不断增长的 Click boards™ 范围中添加任何功能,如 WiFi、GSM、GPS、蓝牙、ZigBee、环境传感器、LED、语音识别、电机控制、运动传感器等。您可以使用超过 1537 个 Click boards™,这些 Click boards™ 可以堆叠和集成。STM32 Nucleo-64 开发板基于 64 引脚封装的微控制器,采用 32 位 MCU,配备 ARM Cortex M4 处理器,运行速度为 84MHz,具有 512Kb Flash 和 96KB SRAM,分为两个区域,顶部区域代表 ST-Link/V2 调试器和编程器,而底部区域是一个实际的开发板。通过 USB 连接方便地控制和供电这些板子,以便直接对 Nucleo-64 开发板进行编程和高效调试,其中还需要额外的 USB 线连接到板子上的 USB 迷你接口。大多数 STM32 微控制器引脚都连接到了板子左右边缘的 IO 引脚上,然后连接到两个现有的 mikroBUS™ 插座上。该 Click Shield 还有几个开关,用于选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平和 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外,用户还可以通过现有的双向电平转换器,使用任何 Click board™,无论 Click board™ 是否在 3.3V 或 5V 逻辑电压电平下运行。一旦将 STM32 Nucleo-64 开发板与我们的 Click Shield for Nucleo-64 连接,您就可以访问数百个工作于 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的 Click boards™。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
ID COMM
PB12
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
Interrupt
PC14
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PB8
SCL
I2C Data
PB9
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Color 19 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 64 with STM32F103RB MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32F401RE MCU front image hardware assembly
LTE IoT 5 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
LTE IoT 5 Click complete accessories setup image hardware assembly
Nucleo-64 with STM32XXX MCU Access MB 1 Mini B Conn - upright/background 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
Clicker 4 for STM32F4 HA 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

Color 19 Click 演示应用程序使用 NECTO Studio开发,确保与 mikroSDK 的开源库和工具兼容。该演示设计为即插即用,可与所有具有 mikroBUS™ 插座的 开发板、入门板和 mikromedia 板完全兼容,用于快速实现和测试。

示例描述
本示例演示了如何使用 Color 19 Click 通过读取 RGBW 通道的颜色测量值以及以勒克斯为单位的光强度水平来实现测量和显示。

关键功能:

  • color19_cfg_setup - 配置对象初始化函数。

  • color19_init - 初始化函数。

  • color19_default_cfg - Click 默认配置函数。

  • color19_get_int_pin - 返回 INT 引脚的逻辑状态。

  • color19_read_data - 读取所有通道的颜色数据测量值并计算光强度(勒克斯)。

  • color19_check_communication - 通过读取并验证设备 ID 检查通信。

应用初始化
初始化驱动程序并执行 Click 板™ 的默认配置。

应用任务
等待数据准备中断后,读取 RGBW 通道的颜色测量值以及光强度(勒克斯),并将结果大约每 200ms 显示一次在 USB UART 上。

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 Color 19 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of Color 19 Click by reading and displaying
 * the color measurement from RGBW channels and the light intensity level in lux.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and performs the Click default configuration.
 *
 * ## Application Task
 * Waits for a data ready interrupt then reads the color measurement from 
 * RGBW channels and the light intensity level in lux and displays the results
 * on the USB UART every 200ms approximately.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "color19.h"

static color19_t color19;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    color19_cfg_t color19_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.
    color19_cfg_setup( &color19_cfg );
    COLOR19_MAP_MIKROBUS( color19_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == color19_init( &color19, &color19_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( COLOR19_ERROR == color19_default_cfg ( &color19 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    color19_data_t color_data;

    // Wait for a data ready interrupt
    while ( color19_get_int_pin ( &color19 ) );

    if ( COLOR19_OK == color19_read_data ( &color19, &color_data ) )
    {
        log_printf ( &logger, "RED: %lu\r\n", color_data.red );
        log_printf ( &logger, "GREEN: %lu\r\n", color_data.green );
        log_printf ( &logger, "BLUE: %lu\r\n", color_data.blue );
        log_printf ( &logger, "WHITE: %lu\r\n", color_data.white );
        log_printf ( &logger, "LUX: %lu\r\n\n", color_data.lux );
    }
}

int main ( void ) 
{
    /* Do not remove this line or clock might not be set correctly. */
    #ifdef PREINIT_SUPPORTED
    preinit();
    #endif
    
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}

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

额外支持

资源

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