初学者
10 分钟

使用FXLS8974CF和STM32L496AG提供训练机器学习模型识别特定振动模式的数据

用于运动传感和振动分析的三轴加速度计

ML Vibro Sens Click with Discovery kit with STM32L496AG MCU

已发布 7月 22, 2025

点击板

ML Vibro Sens Click

开发板

Discovery kit with STM32L496AG MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32L496AG

捕获精确的运动和振动数据以用于机器学习应用

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

ML Vibro Sens Click 是一款基于 FXLS8974CF 的机器学习训练工具,这是一款由 NXP 提供的三轴低重力 12 位数字加速度计。该 Click board™ 专为需要精确运动感应的应用而设计,是在工业和 IoT 环境中测试和训练机器学习算法的绝佳选择。FXLS8974CF 提供超低功耗操作和高性能模式的多功能性,确保在各种场景中的高效使用。其集成的数字功能简化了数据采集并降低了系统功耗,同时其在扩展温度范围内的出色性能提高了在工业诊断、可穿戴技术和环境监测等苛刻应用中的可靠性。该 Click board™ 集成了两个直流电机,用于模拟机器学习的振动刺激:平衡电机和非平衡电机。平衡电机产生稳定的“标准”振动,作为 ML 模型在“健康”状态下训练的基准信号。而非平衡电机可提供可定制的振动信号,从低强度到特定频率的振动信号范围不等。非平衡电机通过支持 PWM 或 

PDM 输入的 UNB 信号供电,支持对振动特性的精确调制。由于其强度,建议对非平衡电机使用低频、低占空比的 PWM 信号进行受控振动刺激,而不是连续的供电信号。BAL 信号为平衡电机供电,为基准训练保持稳定的振动环境。这两个电机均来自 IND-YZ0412J 系列,以其高频振动能力而著称。该板上有橙色的 BALANCED 和 UNBALANCED LED 指示灯,分别在对应电机活动时点亮,以直观显示电机的状态。FXLS8974CF 加速度计是 ML Vibro Sens Click 的核心组件,为三轴(X、Y、Z)上的精确运动和振动测量提供了基础,支持机器学习算法的训练。它从平衡电机和非平衡电机中捕获详细数据,从而区分“健康”基线状态和异常条件。通过其可定制的灵敏度,该传感器支持高性能和低功耗模式,确保满足各种应用需求。FXLS8974CF 通过标准 2 线 I2C 接口

与主 MCU 通信,支持高达 1MHz 的时钟频率。其 I2C 地址可通过板载 ADDR SEL 跳线配置,从而在多传感器设置中提供灵活性。此外,BT MODE 跳线允许用户选择两种不同的操作模式,以定制板的功能。除了通信接口引脚外,板还使用了 INT 引脚,其行为取决于 BT MODE 跳线的设置。在默认模式(位置 0)下,INT 引脚充当可编程中断输出,允许加速度计直接向主 MCU 信号特定事件(例如运动检测或阈值超出)。而在运动检测模式(位置 1)下,INT 引脚充当多功能 I/O,使主 MCU 能够配置运动检测阈值或激活由检测到的运动触发的自定义响应。此 Click board™ 只能在 3.3V 逻辑电压电平下工作。在使用不同逻辑电平的 MCU 之前,必须执行适当的逻辑电压电平转换。此外,该板配备了一个库,包含易于使用的功能和示例代码,可用作进一步开发的参考。

ML Vibro Sens Click hardware overview image

功能概述

开发板

32L496GDISCOVERY Discovery 套件是一款功能全面的演示和开发平台,专为搭载 Arm® Cortex®-M4 内核的 STM32L496AG 微控制器设计。该套件适用于需要在高性能、先进图形处理和超低功耗之间取得平衡的应用,支持无缝原型开发,适用于各种嵌入式解决方案。STM32L496AG 采用创新的节能架构,集成

了扩展 RAM 和 Chrom-ART 图形加速器,在提升图形性能的同时保持低功耗,使其特别适用于音频处理、图形用户界面和实时数据采集等对能效要求较高的应用。为了简化开发流程,该开发板配备了板载 ST-LINK/V2-1 调试器/编程器,提供即插即用的调试和编程体验,使用户无需额外硬件即可轻松加载、调

试和测试应用程序。凭借低功耗特性、增强的内存能力以及内置调试工具,32L496GDISCOVERY 套件是开发先进嵌入式系统、实现高效能解决方案的理想选择。

Discovery kit with STM32L496AG MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

STM32L496AG Image

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

1024

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

169

RAM (字节)

327680

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
ID SEL
PB2
RST
Balanced Motor Control / ID COMM
PG11
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Unbalanced Motor Control
PA0
PWM
Interrupt
PH2
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PB8
SCL
I2C Data
PB7
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

ML Vibro Sens Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Discovery kit with STM32H750XB MCU front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Discovery kit with STM32L496AG MCU作为您的开发板开始。

Discovery kit with STM32H750XB MCU front image hardware assembly
Thermo 21 Click front image hardware assembly
Prog-cut 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
Discovery kit with STM32H750XB MCU NECTO MCU Selection Step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Necto image step 11 hardware assembly

软件支持

库描述

该库包含 ML Vibro Sens Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • mlvibrosens_get_int_pin - 此函数返回中断引脚的逻辑状态。

  • mlvibrosens_get_data - 此函数以重力加速度(g)读取 X、Y 和 Z 轴的加速度数据,并以摄氏度(°C)读取温度数据。

  • mlvibrosens_set_vibro_state - 此函数设置振动电机的工作状态。

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 ML Vibro Sens Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of the ML Vibro Sens Click board by capturing and logging
 * acceleration data on the X, Y, and Z axes, along with temperature readings. The data is output 
 * over USB UART and can be visualized in real-time using tools like SerialPlot. Additionally, 
 * the vibro motor state changes periodically, cycling through different vibration states for 
 * added feedback.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the communication interface and configures the ML Vibro Sens Click board 
 * with default settings. This setup enables an interrupt on the INT pin when data is ready,
 * sets the acceleration sensitivity to a +/-4G range, and sets the output data rate to 100 Hz.
 *
 * ## Application Task
 * Monitors the data-ready interrupt, retrieves acceleration and temperature data when available,
 * and logs it over USB UART in the format X;Y;Z;TEMP. After every 1000 data readings, the 
 * vibro motor state cycles through predefined states to demonstrate the motor's functionality.
 *
 * @note
 * We recommend using the SerialPlot tool for data visualization. The temperature measurements
 * should be visualized independently. The data format for plotter is as follows: X;Y;Z;TEMP;
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "mlvibrosens.h"

static mlvibrosens_t mlvibrosens;
static log_t logger;

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    mlvibrosens_cfg_t mlvibrosens_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.
    mlvibrosens_cfg_setup( &mlvibrosens_cfg );
    MLVIBROSENS_MAP_MIKROBUS( mlvibrosens_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == mlvibrosens_init( &mlvibrosens, &mlvibrosens_cfg ) )
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( MLVIBROSENS_ERROR == mlvibrosens_default_cfg ( &mlvibrosens ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void )
{
    static uint8_t vibro_state = MLVIBROSENS_VIBRO_STATE_IDLE;
    static uint16_t result_num = 0;
    static mlvibrosens_data_t accel_data;
    
    // Wait for a data ready interrupt
    while ( mlvibrosens_get_int_pin ( &mlvibrosens ) );

    if ( MLVIBROSENS_OK == mlvibrosens_get_data ( &mlvibrosens, &accel_data ) )
    {
        log_printf ( &logger, "%f;%f;%f;%d;\r\n", accel_data.x, accel_data.y, 
                                                  accel_data.z, accel_data.temperature ); 
    }
    if ( ++result_num > 1000 )
    {
        result_num = 0;
        if ( ++vibro_state > MLVIBROSENS_VIBRO_STATE_BOTH )
        {
            vibro_state = MLVIBROSENS_VIBRO_STATE_IDLE;
        }
        mlvibrosens_set_vibro_state ( &mlvibrosens, vibro_state );
    }
}

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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