初学者
10 分钟

使用RRH46410和PIC32MZ2048EFM100监测室内空气质量

总挥发性有机化合物(TVOC)、室内空气质量(IAQ)和估算二氧化碳(eCO2)传感解决方案

Air Quality 12 Click with Curiosity PIC32 MZ EF

已发布 12月 31, 2024

点击板

Air Quality 12 Click

开发板

Curiosity PIC32 MZ EF

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

PIC32MZ2048EFM100

基于人工智能增强气体传感技术的室内空气质量监测仪,非常适合家庭、办公室、暖通空调系统以及空气净化器使用

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Air Quality 12 Click基于Renesas的RRH46410数字气体传感器模块,专为室内空气质量监测而设计。该模块集成了先进的传感技术,可精准可靠地检测和测量总挥发性有机化合物(TVOC)、室内空气质量(IAQ)以及估算的二氧化碳水平(eCO2)。作为室内空气监测的理想选择,该传感器模块结合了MEMS气体传感元件、CMOS信号调理IC和板载微控制器,提供了完整的独立气体检测解决方案。由于其低功耗和多种操作模式,该解决方案非常适合用于室内空气质量监测,确保家庭、办公室和公共建筑的健康环境,以及检测建筑材料释放的有害物质和气体,同时支持基于空气质量的设备自动化。RRH46410的MEMS气体传感元件包含硅基结构上的加热器和金属氧化物(MOx)化学电阻,能够检测由气体浓度变化

引起的导电率变化。模块的信号调理器调节传感器温度并处理MOx导电率测量,而集成的微控制器生成校准后的数字输出,用户的主控MCU无需进行复杂的数据处理。RRH46410因其智能设计脱颖而出,利用人工智能(AI)和机器学习算法生成精准的空气质量测量数据。该模块可以根据国际室内空气质量标准检测TVOC污染物,并能高效响应(但非选择性地)百万分浓度范围内的氢气(H₂)。其响应速度快,以秒为单位,确保了近乎实时的读数,并且无需传感器直接暴露于气流中。然而,尽管该模块可以检测一氧化碳(CO)等气体,但它不适用于安全关键型应用,因此不应用于生命安全相关的场景。此Click板™支持UART和I2C接口,与主控MCU进行通信。UART接口默认波特率为115200bps,确保高效数据传输和交

换,而I2C接口支持高达400kHz的时钟频率,便于与各种系统灵活集成。除了接口引脚外,板载还包括其他控制引脚,例如RST引脚用于重置模块,INT引脚用于实时警报(当有数据可用时为高电平,读取数据后变为低电平),以及GP1引脚控制红色GP1 LED。该用户可配置LED可根据用户需求用作多种场景的视觉指示器。此外,板上还包含两个未焊接的引脚GP3和GP4,它们是始终作为输入的通用I/O引脚,且没有内部上拉,为定制应用提供了额外的灵活性。此Click板™仅支持3.3V逻辑电平运行。在使用其他逻辑电平的MCU之前,必须进行适当的逻辑电平转换。此外,该板配备了功能库和示例代码,可用作进一步开发的参考。

Air Quality 12 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Curiosity PIC32 MZ EF 开发板是一个完全集成的 32 位开发平台,特点是高性能的 PIC32MZ EF 系列(PIC32MZ2048EFM),该系列具有 2MB Flash、512KB RAM、集成的浮点单元(FPU)、加密加速器和出色的连接选项。它包括一个集成的程序员和调试器,无需额外硬件。用户可以通过 MIKROE 

mikroBUS™ Click™ 适配器板扩展功能,通过 Microchip PHY 女儿板添加以太网连接功能,使用 Microchip 扩展板添加 WiFi 连接能力,并通过 Microchip 音频女儿板添加音频输入和输出功能。这些板完全集成到 PIC32 强大的软件框架 MPLAB Harmony 中,该框架提供了一个灵活且模块化的接口

来应用开发、一套丰富的互操作软件堆栈(TCP-IP、USB)和易于使用的功能。Curiosity PIC32 MZ EF 开发板提供了扩展能力,使其成为连接性、物联网和通用应用中快速原型设计的绝佳选择。

Curiosity PIC32MZ EF double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

PIC32

MCU 内存 (KB)

2048

硅供应商

Microchip

引脚数

100

RAM (字节)

524288

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
Reset
RA9
RST
ID COMM
RPD4
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
LED Indicator Control
RPE8
PWM
Interrupt
RF13
INT
UART TX
RPD10
TX
UART RX
RPD15
RX
I2C Clock
RPA14
SCL
I2C Data
RPA15
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Air Quality 12 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Curiosity PIC32MZ EF front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Curiosity PIC32 MZ EF作为您的开发板开始。

Curiosity PIC32MZ EF 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
Curiosity PIC32 MZ EF 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 Air Quality 12 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • airquality12_get_sensor_info - 此功能读取设备产品ID、固件版本和跟踪号。

  • airquality12_get_int_pin - 此功能返回INT引脚的逻辑状态。

  • airquality12_get_measurement - 此功能读取传感器的测量结果。

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 Air Quality 12 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of Air Quality 12 Click board by reading the
 * IAQ 2nd Gen measurements and displays the results on the USB UART.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and configures the Click board to the default configuration.
 * Then it reads the sensor product ID, firmware version, and the 48-bit tracking number.
 *
 * ## Application Task
 * Checks the data ready interrupt pin and then reads the IAQ 2nd Gen measurements
 * and displays the results on the USB UART. The GP1 LED turns ON during the data reading.
 * The data sample rate is set to 3 seconds for the IAQ 2nd Gen operating mode, and the first
 * 100 samples upon startup should be ignored since the sensor is in the warm-up phase.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "airquality12.h"

static airquality12_t airquality12;
static log_t logger;

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    airquality12_cfg_t airquality12_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.
    airquality12_cfg_setup( &airquality12_cfg );
    AIRQUALITY12_MAP_MIKROBUS( airquality12_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( AIRQUALITY12_OK != airquality12_init( &airquality12, &airquality12_cfg ) )
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( AIRQUALITY12_ERROR == airquality12_default_cfg ( &airquality12 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }

    airquality12_info_t info;
    if ( AIRQUALITY12_OK == airquality12_get_sensor_info ( &airquality12, &info ) )
    {
        log_printf( &logger, " ---- Sensor info ----\r\n" );
        log_printf( &logger, " Product ID: 0x%.4X\r\n", info.product_id );
        log_printf( &logger, " FW version: %u.%u.%u\r\n", ( uint16_t ) info.fw_ver_major, 
                                                          ( uint16_t ) info.fw_ver_minor, 
                                                          ( uint16_t ) info.fw_ver_patch );
        log_printf( &logger, " Tracking number: 0x%.2X%.2X%.2X%.2X%.2X%.2X\r\n", 
                    ( uint16_t ) info.tracking_num[ 5 ], ( uint16_t ) info.tracking_num[ 4 ], 
                    ( uint16_t ) info.tracking_num[ 3 ], ( uint16_t ) info.tracking_num[ 2 ], 
                    ( uint16_t ) info.tracking_num[ 1 ], ( uint16_t ) info.tracking_num[ 0 ] );
        log_printf( &logger, " ---------------------\r\n" );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void )
{
    airquality12_results_t results = { 0 };

    if ( airquality12_get_int_pin ( &airquality12 ) )
    {
        airquality12_set_gp1_pin ( &airquality12, 1 );
        if ( AIRQUALITY12_OK == airquality12_get_measurement ( &airquality12, &results ) )
        {
            log_printf ( &logger, " Sample number: %u\r\n", ( uint16_t ) results.sample_num );
            log_printf ( &logger, " IAQ: %.1f\r\n", results.iaq );
            log_printf ( &logger, " TVOC: %.2f mg/m^3\r\n", results.tvoc );
            log_printf ( &logger, " ETOH: %.2f ppm\r\n", results.etoh );
            log_printf ( &logger, " ECO2: %u ppm\r\n", results.eco2 );
            log_printf ( &logger, " rel_IAQ: %u\r\n\n", results.rel_iaq );
        }
        airquality12_set_gp1_pin ( &airquality12, 0 );
    }
}

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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