中级
30 分钟

使用TDC7200和MK64FN1M0VDC12将时间转化为数字洞察

记录时刻,捕捉梦想

TDC Click with Clicker 2 for Kinetis

已发布 6月 25, 2024

点击板

TDC Click

开发板

Clicker 2 for Kinetis

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

MK64FN1M0VDC12

在时间飞行和流量计应用中实现无与伦比的准确性,特别是在零流和低流量测量中。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

TDC Click基于德州仪器的TDC7200,这是一款用于激光雷达(LIDAR)和超声波时间飞行(ToF)应用的时间到数字转换器。这款秒表IC测量了一个称为飞行时间(在START信号上的边缘)和多个随后事件(在STOP信号上的边缘)之间的时间,这些事件被带到标记为START和STOP的板载SMA连接器上。用户还可以将此Click板™与包含TDC1000(超声波模拟前端)的外部板配对,成为用于测量水、气体和热流量计等的完整超声波传感解决方案的一部分。TDC7200具有内部自校准的时间基准,可补偿随时间和温度的漂移,用于以皮秒级准确度测量时间。当处于自主多周

期平均模式时,TDC7200可优化为低系统功耗。主机可以进入睡眠状态以节省电源,TDC可以在测量序列完成后唤醒它。TDC7200还具有外部参考时钟,用于精确校准内部时间基准。设备内部的所有数字电路也使用此参考时钟;因此,在启用设备时,时钟必须可用且稳定。出于这个原因,有可能选择连接到迷你同轴N.FL系列连接器的外部时钟,或者通过板载8MHz晶体选择内部时钟,该晶体可以通过路由到mikroBUS™插座的AN引脚上的OEN引脚激活。选择可以通过标记为CLK SEL的板载SMD跳线到适当的位置标记为EXT和INT来执行。TDC7200通过最大频率为

20MHz的标准SPI串行接口与MCU通信。此外,它还使用了几个额外的GPIO引脚,例如路由到mikroBUS™插座的RST引脚上的EN引脚,用作TDC7200中所有数字电路的复位;路由到PWM引脚的TRG引脚,用作开始测量触发器;以及INT引脚,用于确定TDC测量完成。此Click板™只能使用3.3V逻辑电压级别运行。在使用不同逻辑电平的MCU之前,板上必须执行适当的逻辑电压级别转换。但是,Click板™配备了一个包含易于使用的函数和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

TDC Click hardware overview image

功能概述

开发板

Clicker 2 for Kinetis 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 ARM Cortex-M4F 微控制器,NXP 半导体公司的 MK64FN1M0VDC12,两个 mikroBUS™ 插槽用于 Click 板™连接,一个 USB 连接器,LED 指示灯,按钮,一个 JTAG 程序员连接器以及两个 26 针头用于与外部电子设备的接口。其紧凑的设计和清晰、易识别的丝网标记让您能够迅速构建具有独特功能和特性

的小工具。Clicker 2 for Kinetis 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 Clicker 2 for Kinetis 的编程方式,使用 USB HID mikroBootloader 或外部 mikroProg 连接器进行 Kinetis 编程外,Clicker 2 板还包括一个干净且调节过的开发套件电源供应模块。它提供了两种供电方式;通过 USB Micro-B 电缆,其中板载电压调节器为板上每个组件提供适当的电压水平,或使用锂聚合物 电池通过板载电池连接器供电。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、重置按钮和几个用户可配置的按钮及 LED 指示灯。Clicker 2 for Kinetis 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。

Clicker 2 for Kinetis dimensions image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

1024

硅供应商

NXP

引脚数

121

RAM (字节)

262144

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Onboard Crystal Enable
PB2
AN
TDC Enable
PB11
RST
SPI Chip Select
PC4
CS
SPI Clock
PC5
SCK
SPI Data OUT
PC7
MISO
SPI Data IN
PC6
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Start Measurement Trigger
PA10
PWM
Interrupt
PB13
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 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Clicker 2 for PIC32MZ front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Clicker 2 for Kinetis作为您的开发板开始。

Clicker 2 for PIC32MZ front image hardware assembly
GNSS2 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
GNSS2 Click complete accessories setup image hardware assembly
Micro B Connector Clicker 2 Access - 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
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 TDC Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • tdc_cfg_setup - 配置对象初始化函数。

  • tdc_init - 初始化函数。

  • tdc_default_cfg - Click默认配置函数。

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 Click example
 *
 * # Description
 * This library contains an API for the TDC Click driver.
 * This demo application shows the use of a TDC Click board™.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initialization of SPI module and log UART.
 * After driver initialization, the app set default settings and 
 * the configures the measurement ( set the pulse to 100 us ).
 *
 * ## Application Task
 * This is an example that shows the use of a TDC Click board™.
 * In this example, after the START signal, the app sends 3 STOP signals per 100 microseconds.
 * The application reads and displays the value of Time, Clock count and 
 * Time-of-Flight values of three performed measurements.
 * Results are being sent to the Usart Terminal where you can track their changes.
 *
 * @author Nenad Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "tdc.h"

static tdc_t tdc;
static tdc_t tdc_pulse;
static log_t logger;
static uint16_t pulse_us;
static uint8_t count_stop;
static uint8_t num_stops;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    tdc_cfg_t tdc_cfg;  /**< Click config object. */
    tdc_cfg_t tdc_cfg1;
    static uint8_t cal_periods;
    static uint8_t avg_cycles;
    static uint8_t sel_mode;

    /** 
     * 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.

    tdc_cfg_setup( &tdc_cfg );
    TDC_MAP_MIKROBUS( tdc_cfg, MIKROBUS_1 );
    tdc_cfg_setup( &tdc_cfg1 );
    TDC_MAP_MIKROBUS( tdc_cfg1, MIKROBUS_2 );
    err_t init_flag  = tdc_init( &tdc, &tdc_cfg );
    init_flag  |= tdc_init( &tdc_pulse,  &tdc_cfg1 );
    if ( SPI_MASTER_ERROR == init_flag ) 
    {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }
    
    tdc_default_cfg ( &tdc );
    log_info( &logger, " Application Task " );
    Delay_ms( 100 );
    
    cal_periods = 10;
    avg_cycles = 1;
    num_stops = 3;
    sel_mode = 1;
    pulse_us = 100;
    count_stop = 1;
    tdc_setup_measurement( &tdc, cal_periods, avg_cycles, num_stops, sel_mode );
    log_printf( &logger, "---------------------------\r\n" );
    Delay_ms( 100 );
}

void application_task ( void ) 
{
    static uint32_t p_time[ 5 ];
    static uint32_t p_clock_count[ 5 ];
    static uint32_t p_tof[ 5 ];
    
    tdc_start_measurement( &tdc );

    while ( tdc_get_trg( &tdc ) == 0 );
   
    tdc_gen_pulse( &tdc_pulse, pulse_us, num_stops );
   
    while ( tdc_get_interrupt( &tdc ) == 1 );
   
    tdc_get_measurement( &tdc, TDC_MCU_CLOCK_MODE_168_MHZ, count_stop, p_time, p_clock_count, p_tof );
    
    log_printf( &logger, " Time[ 0 ]        = %lu\r\n", p_time[ 0 ] ); 
    log_printf( &logger, " Time[ 1 ]        = %lu\r\n", p_time[ 1 ] ); 
    log_printf( &logger, " Time[ 2 ]        = %lu\r\n", p_time[ 2 ] );
    log_printf( &logger, "- - - - - - - - - - - - - -\r\n" );
    
    log_printf( &logger, " Clock count[ 0 ] = %lu\r\n", p_clock_count[ 0 ] );
    log_printf( &logger, " Clock count[ 1 ] = %lu\r\n", p_clock_count[ 1 ] );
    log_printf( &logger, " Clock count[ 2 ] = %lu\r\n", p_clock_count[ 2 ] );
    log_printf( &logger, "- - - - - - - - - - - - - -\r\n" );

    log_printf( &logger, " TOF[ 0 ]         = %u us\r\n", p_tof[ 0 ] ); 
    log_printf( &logger, " TOF[ 1 ]         = %u us\r\n", p_tof[ 1 ] );  
    log_printf( &logger, " TOF[ 2 ]         = %u us\r\n", p_tof[ 2 ] );    
    log_printf( &logger, "---------------------------\r\n" );
    Delay_ms( 1000 );
}

void main ( void ) 
{
    application_init( );

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

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

额外支持

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