初学者
10 分钟

使用FXLS8974CF和PIC32MZ1024EFH064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 PIC32MZ clicker

已发布 12月 02, 2024

点击板

ML Vibro Sens Click

开发板

PIC32MZ clicker

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

PIC32MZ1024EFH064

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

PIC32MZ Clicker 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 位带有浮点单元的 Microchip PIC32MZ 微控制器,一个 USB 连接器,LED 指示灯,按钮,一个 mikroProg 连接器,以及一个用于与外部电子设备接口的头部。得益于其紧凑的设计和清晰易识别的丝网标记,它提供了流畅且沉浸式的工作体验,允许在任

何情况下、任何地方都能访问。PIC32MZ Clicker 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 PIC32MZ Clicker 的编程方式,使用 USB HID mikroBootloader 或通过外部 mikroProg 连接器为 PIC,dsPIC 或 PIC32 编程外,Clicker 板还包括一个干净且调节过的开发套件电源供应模块。USB Micro-B 连接可以提供多达 500mA 的电流,这足以操作所有板载和附加模块。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、重置按钮以及若干按钮和 LED 指示灯。PIC32MZ Clicker 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。

PIC32MZ clicker double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

PIC32

MCU 内存 (KB)

1024

硅供应商

Microchip

引脚数

64

RAM (字节)

524288

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
ID SEL
RE5
RST
Balanced Motor Control / ID COMM
RG9
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Unbalanced Motor Control
RB3
PWM
Interrupt
RB5
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
RD10
SCL
I2C Data
RD9
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

PIC32MZ clicker front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以PIC32MZ clicker作为您的开发板开始。

PIC32MZ clicker front image hardware assembly
GNSS2 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
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 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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