中级
30 分钟

使用AS6500和ATmega324P以激光精度追踪时间

同步起来——时间不等人

TDC 2 Click with EasyAVR v7

已发布 6月 25, 2024

点击板

TDC 2 Click

开发板

EasyAVR v7

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega324P

释放这款高性能时间数字转换器的无限可能。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

TDC 2 Click 基于 AS6500,这是一款来自 ScioSense 的高分辨率时间数字转换器,具有 CMOS 输入、高测量性能和高数据吞吐量。AS6500 可以在所有四个 STOP 通道上以 10ps 的分辨率测量低至 5ns 的时间间隔,采样率高达 1.5Ms/s。它具有高度的配置灵活性、0 到 16s 的宽测量范围,以及通过校准结果实现的简单数据后处理。它计算相对于应用的参考时钟的校准停止测量。这款 Click board™ 非常适合光学应用,包括一维、二维和三维的通用激光距离测量、速度控制、对象识别、飞行时间光谱等。施加在 STOP 端子(1-4)上的停止信号的正沿相对于前面的参考时钟沿进行测量。参考时钟可以

通过中间端子的 CLR 引脚外部引入,也可以来自板载 8MHz 石英振荡器。此功能可通过软件寄存器设置选择。参考时钟代表所有时间测量的框架,并作为通用时间基准。TDC 连续测量时钟脉冲作为 STOP 脉冲和内部参考周期的时间参考点。STOP 事件的测量始终参考前面的参考时钟。参考时钟连续计数,实际计数作为参考索引分配给 STOP 脉冲。TDC 2 Click 通过标准 SPI 接口与主机 MCU 通信,以读取数据和配置前端,支持高达 50MHz 的高时钟速度和最常见的 SPI 模式,SPI 模式 1。SPI 引脚还使用中断引脚,向主机 MCU 指示数据已准备好处理。AS6500 使用 mikroBUS™ 插座上的几个信号进行成功

的时间测量。使用 RIR 引脚,将参考索引的内部计数器重新设置为零,简化输出数据流中参考索引的概览。接下来,将标记为 DIS 的禁用引脚设置为高逻辑状态,禁用所有四个停止通道的测量。另一方面,参考时钟不受影响,内部参考测量继续。除了 mikroBUS™ 插座外,这些信号还可以在中间接头上找到,与参考时钟引脚分组。此 Click board™ 只能在 3.3V 逻辑电压水平下运行。在使用具有不同逻辑电平的 MCU 之前,板必须进行适当的逻辑电压电平转换。此外,该 Click board™ 配备了包含易于使用的函数和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

TDC 2 Click hardware overview image

功能概述

开发板

EasyAVR v7 是第七代AVR开发板,专为快速开发嵌入式应用的需求而设计。它支持广泛的16位AVR微控制器,来自Microchip,并具有一系列独特功能,如强大的板载mikroProg程序员和通过USB的在线电路调试器。开发板布局合理,设计周到,使得最终用户可以在一个地方找到所有必要的元素,如开关、按钮、指示灯、连接器等。EasyAVR v7 通过每个端口的四种不同连接器,比以往更高效地连接附件板、传感器和自定义电子产品。EasyAVR v7 开发板的每个部分

都包含了使同一板块运行最高效的必要组件。一个集成的mikroProg,一个快速的USB 2.0程序员,带有mikroICD硬件在线电路调试器,提供许多有价值的编 程/调试选项和与Mikroe软件环境的无缝集成。除此之外,它还包括一个干净且调节过的开发板电源供应模块。它可以使用广泛的外部电源,包括外部12V电源供应,7-12V交流或9-15V直流通过DC连接器/螺丝端子,以及通过USB Type-B(USB-B)连接器的电源。通信选项如USB-UART和RS-232也包括在内,与

广受好评的mikroBUS™标准、三种显示选项(7段、图形和基于字符的LCD)和几种不同的DIP插座一起,覆盖了广泛的16位AVR MCU。EasyAVR v7 是Mikroe快速开发生态系统的一个组成部分。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,它涵盖了原型制作和开发的许多方面。

EasyAVR v7 horizontal image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

ATmega324P

建筑

AVR

MCU 内存 (KB)

32

硅供应商

Microchip

引脚数

40

RAM (字节)

2048

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Reference Index Reset
PA7
AN
NC
NC
RST
SPI Chip Select
PA5
CS
SPI Clock
PB7
SCK
SPI Data OUT
PB6
MISO
SPI Data IN
PB5
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
STOP Disable
PD4
PWM
Interrupt
PD2
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

TDC 2 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

EasyAVR v7 front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以EasyAVR v7作为您的开发板开始。

EasyAVR v7 front image hardware assembly
GNSS2 Click front image hardware assembly
MCU DIP 40 hardware assembly
GNSS2 Click complete accessories setup image hardware assembly
EasyAVR v7 Access DIP MB 1 - upright/background hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
NECTO Compiler Selection Step Image hardware assembly
NECTO Output Selection Step Image hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Necto DIP image step 7 hardware assembly
EasyPIC PRO v7a Display Selection Necto Step hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Necto PreFlash Image 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 TDC 2 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • tdc2_read_results - TDC 2 结果数据读取功能

  • tdc2_start_measuring - TDC 2 开始测量功能

  • tdc2_set_resolution - TDC 2 设置分辨率功能

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 TDC 2 Click example
 *
 * # Description
 * This library contains API for TDC 2 Click driver. 
 * The library initializes and defines the SPI bus drivers to 
 * write and read data from registers, as well as the default 
 * configuration for a reading time between two STOP signals.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver after that resets the device and 
 * performs default configuration and sets the device in read mode.

 *
 * ## Application Task
 * This example demonstrates the use of the TDC 2 Click board by 
 * measuring the time between two STOP signals. This example is set up to
 * generate stop signals until FIFO fil's up which is indicated by interrupt pin going to low state.
 * After that FIFO buffer is completely emptied by reading, and that data is used to calculate 
 * the time between STOP signals.
 *
 * @note
 * In order to test this example, you will need to connect STOP1 with the DIS pin. Disable pin is 
 * disabled by software and it isn't going to affect the working state of the TDC 2 Click Bord.
 *
 * @author Stefan Ilic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "tdc2.h"

static tdc2_t tdc2;
static log_t logger;

/**
 * @brief Dev generate stop signal function.
 * @details This function generates the stop signal by toggling DIS pin.
 * @param[out] cfg : Click configuration structure.
 * See #tdc2_cfg_t object definition for detailed explanation.
 * @return Nothing.
 * @note DIS pin ( Disable STOP channels) is disabled by software and isn't affecting the example.
 */
void dev_generate_stop( tdc2_t *ctx );

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    tdc2_cfg_t tdc2_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.
    tdc2_cfg_setup( &tdc2_cfg );
    TDC2_MAP_MIKROBUS( tdc2_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( SPI_MASTER_ERROR == tdc2_init( &tdc2, &tdc2_cfg ) )
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( TDC2_ERROR == tdc2_default_cfg ( &tdc2 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    tdc2_start_measuring ( &tdc2 );
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void )
{
    uint32_t reference_index [ 18 ] = { 0 };
    uint32_t stop_result [ 18 ] = { 0 };
    uint8_t cnt = 0;
    
    tdc2_reset_index( &tdc2 );
    Delay_ms( 10 );
    
    while ( tdc2_get_int_state( &tdc2 ) == 1 )
    {
        dev_generate_stop( &tdc2 );
        Delay_ms( 100 );
    }
    
    while ( tdc2_get_int_state( &tdc2 ) == 0 )
    {
        tdc2_read_results( &tdc2, TDC2_REG_INDEX_CH1_BYTE3, &reference_index[ cnt ], &stop_result[ cnt ] );
        
        log_printf( &logger, "CH1: Reference Index[%d]: %lu, Stop Result[%d]: %lu \r\n", ( uint16_t ) cnt, 
                    reference_index[ cnt ], ( uint16_t ) cnt, stop_result[ cnt ] ); 
        Delay_ms( 10 ); 
        
        if ( cnt )
        {
            uint32_t time = 0;
            tdc2_get_time_between_stops ( &tdc2, stop_result[ cnt - 1 ], reference_index[ cnt - 1 ],
                                          stop_result[ cnt ], reference_index[ cnt ], &time );
            log_printf( &logger, "Time between STOP %d and STOP %d is %lu ms \r\n", 
                        ( uint16_t ) ( cnt - 1 ), ( uint16_t ) cnt, time / TDC2_uS_TO_mS ); 
            Delay_ms( 10 );
        }
        cnt++;
    }
    log_printf( &logger, "---------------------------------------------- \r\n" ); 
}

void main ( void )
{
    application_init( );

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

void dev_generate_stop( tdc2_t *ctx )
{
    digital_out_high( &ctx->dis );
    Delay_ms( 1 );
    digital_out_low( &ctx->dis );
}

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

额外支持

资源

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