初学者
10 分钟

使用AS3935和PIC32MZ2048EFM100提供精确的雷电活动检测

体验ThunderSense的力量!

Thunder Click with Curiosity PIC32 MZ EF

已发布 6月 26, 2024

点击板

Thunder Click

开发板

Curiosity PIC32 MZ EF

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

PIC32MZ2048EFM100

检测周围区域内潜在危险的雷电活动的存在和接近情况。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Thunder Click 基于 ams AG 的 AS3935,这是一个可编程的全集成雷电传感器,配有灵敏的线圈天线和 Coilcraft 的 MA5532,能够探测潜在危险的雷电活动的接近。嵌入式的雷电算法检查传入信号模式,以排除可能的人造干扰源,提供噪声水平信息,并在高噪声条件下通知主 MCU。如果信号被分类为人造干扰源,该事件将被拒绝,传感器自动返回监听模式。然而,如果事件被分类为雷电击中,则统计距离估算模块评估到风暴前沿的距离。MA5532 外部天线直接连 接到 AS3935 的模拟前端(AFE),该前端放大和解

调接收到的信号。看门狗持续监控 AFE 的输出,并在接收到信号时警告集成的雷电算法模块。AS3935 的嵌入式硬线距离估算算法在每次检测到雷电时通过 IRQ 引脚(连接到 mikroBUS™ 插座的 INT 引脚)发出中断。显示在距离估算寄存器中的估算距离并不代表到单个雷电的距离,而是到风暴前沿的估算距离。除了探测潜在危险的雷电活动外,这款 Click board™ 还提供有关噪声水平上风暴中心估算距离的信息。AS3935 可以在高达 40km 的范围内探测雷电,其天 线敏感度调整为 500kHz 带宽,以便捕捉雷电事件,

对风暴前沿的精确度为 1km。AS3935 雷电传感器使用 SPI 串行接口与 MCU 通信,最大 SPI 频率为 2MHz。注意,SPI 的时钟操作频率不应与天线的共振频率(500kHz)相同,以最小化板载噪声。这款 Click board™ 可以通过 PWR SEL 跳线选择使用 3.3V 或 5V 的逻辑电压水平,使得 3.3V 和 5V 能力的 MCU 都能正确使用通信线路。此外,这款 Click board™ 配备了一个包含易于使用的功能和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

Thunder 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
NC
NC
RST
SPI Chip Select
RPD4
CS
SPI Clock
RPD1
SCK
SPI Data OUT
RPD14
MISO
SPI Data IN
RPD3
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
Interrupt
RF13
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

原理图

Thunder 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
Thermo 28 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Curiosity PIC32 MZ EF 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 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

通过调试模式的应用程序输出

1. 一旦代码示例加载完成,按下 "DEBUG" 按钮将启动构建过程,并将其编程到创建的设置上,然后进入调试模式。

2. 编程完成后,IDE 中将出现一个带有各种操作按钮的标题。点击绿色的 "PLAY" 按钮开始读取通过 Click board™ 获得的结果。获得的结果将在 "Application Output" 标签中显示。

DEBUG_Application_Output

软件支持

库描述

此库包含 Thunder Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • thunder_check_interr - 此功能检查并返回中断值。

  • thunder_get_storm_info - 此功能获取单个闪电的能量和风暴前沿的距离估计。

  • thunder_read_reg - 此功能从寄存器中读取所需数量的字节。

开源

代码示例

这个示例可以在 NECTO Studio 中找到。欢迎下载代码,或者您也可以复制下面的代码。

/*!
 * \file 
 * \brief Thunder Click example
 * 
 * # Description
 * This application detects the presence and proximity of potentially 
 * lightning activity and provides estimated distance to the center of the storm. 
 * It can also provide information on the noise level.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes SPI driver and performs the reset command and RCO calibrate command.
 * Also configures the device for working properly.
 * 
 * ## Application Task  
 * Always checks is interrupt event happend (Listening mode) and 
 * after that gets the informations about storm. Results logs on UART.
 * 
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "thunder.h"

// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES

static thunder_t thunder;
static log_t logger;

uint8_t storm_mode;
uint32_t storm_energy;
uint8_t storm_distance;


// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    thunder_cfg_t cfg;

    /** 
     * 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.

    thunder_cfg_setup( &cfg );
    THUNDER_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    thunder_init( &thunder, &cfg );

    thunder_default_cfg( &thunder );
    Delay_ms( 300 );
}

void application_task ( void )
{
    storm_mode = thunder_check_interr( &thunder );

    if ( storm_mode == THUNDER_NOISE_LEVEL_INTERR )
    {
        log_printf( &logger, "Noise level too high\r\n" );
    }
    else if ( storm_mode == THUNDER_DISTURBER_INTERR )
    {
        log_printf( &logger, "Disturber detected\r\n" );
    }
    else if ( storm_mode ==  THUNDER_LIGHTNING_INTERR )
    {
        thunder_get_storm_info( &thunder, &storm_energy, &storm_distance );

        log_printf( &logger, "Energy of the single lightning : %ld\r\n", storm_energy );
        log_printf( &logger, "Distance estimation :  %d km\r\n", storm_distance );
    }

    Delay_ms( 1000 );
}

void main ( void )
{
    application_init( );

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


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

额外支持

资源

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