初学者
10 分钟

使用PASCO2V01BUMA1和PIC32MZ2048EFM100实现精确的二氧化碳水平监测

确保您呼吸的空气始终新鲜健康

CO2 3 Click with Curiosity PIC32 MZ EF

已发布 6月 27, 2024

点击板

CO2 3 Click

开发板

Curiosity PIC32 MZ EF

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

PIC32MZ2048EFM100

通过使用我们的先进解决方案测量CO2水平,抢先一步保障健康和福祉。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

CO2 3 Click基于Infineon Technologies的XENSIV™ PASCO2V01BUMA1,这是最小的使用光声光谱技术测量室内空气质量的CO2传感器模块。该模块包括一个带有红外(IR)发射器的气体测量室、作为声学检测器的高信噪比麦克风和用于数据处理的XMC™微控制器,提供卓越的精度,达到了±30ppm ±3%的读取值。其扩散端口允许高效的气体交换,同时保持防尘保护,其声学隔离确保高度准确的CO2感应信息。由于其卓越的特点,该板是楼宇自动化、智能家电和空气质量监测(包括空气净化器、恒温器和HVAC系统)的理想选择。其精确测量有助于优化室内空气质量,提高人类健康、生产力和舒适度。正如所述,PASCO2V01BUMA1通过使用光声光谱(PAS)克服了现有CO2传感器解决方案的尺寸、性能和组装挑战。它使用红外光源的光脉冲通过专门调谐到CO2吸收波长的光学滤波器。测量室内的CO2分子吸收过滤后的光,使分子振动并在每个脉冲产生一个压力波,这被称为光声效应。然后由优化的低频

操作的声学检测器检测声音,微控制器将输出转换为CO2浓度读数,从而实时获得高度准确和可靠的CO2水平测量。XENSIV™ PASCO2V01BUMA1 CO2模块的所有重要组件都是根据Infineon的高质量标准内部开发的,确保最高的质量和性能。专用MCU运行高级补偿算法,提供直接和可靠的实际CO2水平ppm读数。可用的配置选项,如ABOC、压力补偿、信号报警、采样率和早期测量通知,使该板成为市场上最通用的即插即用CO2解决方案之一。该Click板配有可配置的主机接口,允许使用所选接口与MCU通信。PASCO2V01BUMA1可以使用UART接口与MCU通信,默认通信协议为115200bps,以传输和交换数据,或者使用可选的I2C接口。I2C接口兼容快速模式,允许最大频率为400kHz。选择通过将标记为COMM SEL的SMD跳线放置在适当位置进行。所有跳线必须在同一侧,否则Click板可能变得无响应。作为第三种与MCU通信的选项,用户可以使用通过mikroBUS™插座的PWS引脚控制的PWM接口。PWS引脚在上电启

动序列后(而不是软重置后)首先被断言,并检查引脚的电平。如果检测到低电平,则内部中断例程将设备配置为连续模式并启动测量序列。在每个测量序列结束时,会轮询该引脚的电平。如果它是高电平,则设备配置回空闲模式。PWO引脚默认路由到mikroBUS™插座的AN引脚,提供通过PWM信号读取CO2浓度的可能性,其定时信息包含CO2浓度值。在每个测量序列结束时,设备会用测得的CO2浓度更新PWM定时。该板还具有额外的中断警报信号,路由到mikroBUS™插座的INT引脚,以提供超过编程阈值的CO2测量通知。该Click板只能在3.3V逻辑电压水平下操作。由于传感器模块需要12V电压水平才能正常运行,因此该Click板还具有TLV61046A电压升压转换器,以生成稳定的12V电源。在使用不同逻辑电平的MCU之前,必须进行适当的逻辑电压电平转换。但是,该Click板配备了包含函数和示例代码的库,可以作为进一步开发的参考。

CO2 3 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

PWM CO2 Concentration
RPB4
AN
NC
NC
RST
NC
NC
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
PWM Interface Control
RPE8
PWM
Interrupt
RF13
INT
UART TX
RPD10
TX
UART RX
RPD15
RX
I2C Clock
RPA14
SCL
I2C Data
RPA15
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

CO2 3 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

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 CO2 3 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • co23_get_co2_ppm - CO2 3 获取CO2浓度功能。

  • co23_set_meas_cfg - CO2 3 设置测量配置功能。

  • co23_set_pressure_ref - CO2 3 设置参考压力功能。

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 CO2 3 Click example
 *
 * # Description
 * This library contains API for CO2 3 Click driver.
 * This driver provides the functions for sensor configuration 
 * and reading the CO2 gas concentration in the air.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * The initialization of I2C or UART module, log UART, and additional pins.
 * After the driver init, the app executes a default configuration.
 *
 * ## Application Task
 * This example demonstrates the use of the CO2 3 Click board™.
 * The device starts a single measurement sequence,
 * measures and display air CO2 gas concentration (ppm).
 * Results are being sent to the UART Terminal, where you can track their changes.
 *
 * @author Nenad Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "co23.h"

static co23_t co23;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;    /**< Logger config object. */
    co23_cfg_t co23_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.
    co23_cfg_setup( &co23_cfg );
    CO23_MAP_MIKROBUS( co23_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == co23_init( &co23, &co23_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    Delay_ms( 100 );
    
    if ( CO23_ERROR == co23_default_cfg ( &co23 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    Delay_ms( 100 );
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
    log_printf( &logger, "-----------------------\r\n" );
    Delay_ms( 100 );
}

void application_task ( void ) 
{     
    co23_meas_cfg_t meas_cfg;
    meas_cfg.op_mode = CO23_OP_MODE_SINGLE;
    co23_set_meas_cfg( &co23, meas_cfg );
    Delay_ms( 1000 );
    
    uint16_t co2_ppm = 0;
    co23_get_co2_ppm( &co23, &co2_ppm );
    log_printf( &logger, " CO2: %d ppm\r\n", co2_ppm );
    log_printf( &logger, "-----------------------\r\n" );
    Delay_ms( 100 );
}

void main ( void ) 
{
    application_init( );

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

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

额外支持

资源

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