中级
30 分钟

使用BMA400和ATmega328测量振动或运动加速度

解锁运动的隐藏潜力

Accel 5 Click with Arduino UNO Rev3

已发布 6月 27, 2024

点击板

Accel 5 Click

开发板

Arduino UNO Rev3

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega328

轻松测量加速度力,实现对运动和速度变化的监控。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Accel 5 Click 基于 Bosch Sensortec 的 BMA400,这是一款超低功耗的三轴加速度传感器。该传感器具有许多非常适合物联网应用和可穿戴设备的功能,在性能和功耗之间提供了良好的平衡。其主要特点之一是超低功耗,使其可以用于各种始终开启的低功耗应用。为了进一步提高电池寿命,该传感器还具有睡眠模式,当传感器电流消耗量为几百纳安时,该模式启动。该传感器可以测量 ±2 g、±4 g、±8 g 和 ±16 g 范围内的加速度。它还提供输出数据的低通滤波,范围从 0.48 x ODR(输出数据刷新率)到最大 ODR 频率 800Hz。内部 12 位 A/D 转换器确保可靠和低噪声操作,以保持来自内部 MEMS 的数据干净准确。三种电源模式允许在功耗和性能之间进行定制平衡。扩展的集成中断引擎提供了许多独特的功能,例如自动进入/退出低功耗模式、检测高级动作(如跑步、步行)、步数计数等。在 POR(上电复位)事件后,设备处于睡眠模式。在睡眠模式下,传感器几乎不消耗任何电力(约 300nA),但传感器功能完全暂停。要使用传感器,它必须处于低功耗模式(使用固定的 25Hz 输出数据刷新率)或正常模式。一些选项仅在正常模式下可用,例如步数计数检测、输出

过滤等。正常模式仍然节能,使设备能够在始终开启的低功耗应用中使用。在正常模式下操作时,有两个滤波器可用于数据过滤。滤波器可以应用于输出寄存器、FIFO 引擎,或用于处理中断数据。第一个滤波器可用于获取 12.5Hz 到 800Hz 的数据率,由滤波器寄存器定义,而第二个滤波器提供固定频率 100Hz,叠加 1Hz 频率。输出噪声受 ODR 频率影响。加速度数据以 12 位格式从数据寄存器和内部 1kb 的 FIFO 缓冲区提供。FIFO 缓冲区可用于更复杂的计算或定时读取。仅在正常模式下允许写入 FIFO 缓冲区,而在低功耗模式下也可以读取它。中断引擎促进了整个 FIFO 缓冲区,为多个 FIFO 事件(如溢出事件、水印事件、几乎满事件等)触发中断。BMA400 传感器包含一个集成定时器,可以与中断一起使用,用于自动唤醒或自动断电功能。自动功能是传感器电源管理的一部分。自动模式更改可以设置为在达到指定阈值后加速度中断,或者设置为定时器中断:当定时器到期时,生成中断,并切换电源模式。扩展的中断引擎提供了两层中断。它提供基本中断,包括一些基本功能,例如数据准备中断、FIFO 缓冲区相关中断和唤醒事件中断。基本中断还报告中断溢出事件,

即太多中断竞争,传感器无法处理所有中断。除了基本中断外,中断引擎还提供一些更复杂的高级中断,包括所有活动的检测:单击/双击、步数计数、活动变化、方向变化和两个通用中断。高级中断需要一定的 ODR 速率,并且只能在正常模式下使用,而基本中断提供对事件的更基本控制。高级中断引擎可以使用两个可编程中断引脚。这两个引脚都可以分配任何中断源,并且可以在中断时为低或高,具体取决于适当寄存器中的设置。这两个引脚分别连接到 mikroBUS™ 的 INT 和 PWM 引脚,标记为 IT1 和 IT2。除了加速度 MEMS 和互补的模拟前端电路外,BMA400 传感器还具有集成的温度传感器。它每 160 毫秒更新一次,并以 8 位分辨率采样。热数据始终可用,除非设备处于睡眠模式。Accel 5 Click 提供两种通信接口。它可以使用 I2C 或 SPI。板载 SMD 跳线标记为 SEL COM,允许在两种接口之间切换。请注意,所有跳线必须定位在 I2C 或 SPI 位置。当选择 I2C 接口时,一个额外的 SMD 跳线标记为 I2C ADD,决定 BMA400 I2C 地址的最低有效位。此 Click board™ 仅应与操作在 3.3V 的 MCU 接口。

Accel 5 Click top side image
Accel 5 Click bottom side image

功能概述

开发板

Arduino UNO 是围绕 ATmega328P 芯片构建的多功能微控制器板。它为各种项目提供了广泛的连接选项,具有 14 个数字输入/输出引脚,其中六个支持 PWM 输出,以及六个模拟输入。其核心组件包括一个 16MHz 的陶瓷谐振器、一个 USB 连接器、一个电

源插孔、一个 ICSP 头和一个复位按钮,提供了为板 子供电和编程所需的一切。UNO 可以通过 USB 连接到计算机,也可以通过 AC-to-DC 适配器或电池供电。作为第一个 USB Arduino 板,它成为 Arduino 平台的基准,"Uno" 符号化其作为系列首款产品的地

位。这个名称选择,意为意大利语中的 "一",是为了 纪念 Arduino Software(IDE)1.0 的推出。最初与 Arduino Software(IDE)版本1.0 同时推出,Uno 自此成为后续 Arduino 发布的基础模型,体现了该平台的演进。

Arduino UNO Rev3 double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

AVR

MCU 内存 (KB)

32

硅供应商

Microchip

引脚数

32

RAM (字节)

2048

你完善了我!

配件

Click Shield for Arduino UNO 具有两个专有的 mikroBUS™ 插座,使所有 Click board™ 设备能够轻松与 Arduino UNO 板进行接口连接。Arduino UNO 是一款基于 ATmega328P 的微控制器开发板,为用户提供了一种经济实惠且灵活的方式来测试新概念并构建基于 ATmega328P 微控制器的原型系统,结合了性能、功耗和功能的多种配置选择。Arduino UNO 具有 14 个数字输入/输出引脚(其中 6 个可用作 PWM 输出)、6 个模拟输入、16 MHz 陶瓷谐振器(CSTCE16M0V53-R0)、USB 接口、电源插座、ICSP 头和复位按钮。大多数 ATmega328P 微控制器的引脚都连接到开发板左右两侧的 IO 引脚,然后再连接到两个 mikroBUS™ 插座。这款 Click Shield 还配备了多个开关,可执行各种功能,例如选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平,以及选择 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外,用户还可以通过现有的双向电平转换电压转换器使用任何 Click board™,无论 Click board™ 运行在 3.3V 还是 5V 逻辑电压电平。一旦将 Arduino UNO 板与 Click Shield for Arduino UNO 连接,用户即可访问数百种 Click board™,并兼容 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的设备。

Click Shield for Arduino UNO accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
SPI Chip Select
PB2
CS
SPI Clock
PB5
SCK
SPI Data OUT
PB4
MISO
SPI Data IN
PB3
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Interrupt 2
PD6
PWM
Interrupt 1
PC3
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PC5
SCL
I2C Data
PC4
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Accel 5 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Arduino UNO Rev3作为您的开发板开始。

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly
Arduino UNO Rev3 front image hardware assembly
Charger 27 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Arduino UNO Rev3 Access 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
Arduino UNO 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

此库包含 Accel 5 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • accel5_write_byte - 向寄存器写入一个字节的功能

  • accel5_read_byte - 从寄存器读取一个字节的功能

  • accel5_read_data - 从寄存器读取数据的功能

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 
 * \brief Accel5 Click example
 * 
 * # Description
 * This application allows linear motion and gravitational force measurements.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes Driver init and settings accelerometer data range and mode.
 * 
 * ## Application Task  
 * Reads the accel X / Y / Z axis data, every 500 ms.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "accel5.h"

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

static accel5_t accel5;
static log_t logger;

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    accel5_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.

    accel5_cfg_setup( &cfg );
    ACCEL5_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );

    if ( accel5_init( &accel5, &cfg ) == ACCEL5_INIT_ERROR )
    {
        log_info( &logger, "---- Application Error ----" );

        for ( ; ; );
    }

    log_info( &logger, "---- Application Init Done ----\n" );

    accel5_soft_reset( &accel5 );
    Delay_ms( 500 );
    accel5_default_cfg( &accel5, ACCEL5_CFG_0_NORMAL_MODE, ACCEL5_CFG_1_ACC_RANGE_4g );
    Delay_ms( 500 );
}

void application_task ( void )
{
    int16_t x_axis_data;
    int16_t y_axis_data;
    int16_t z_axis_data;

    //  Task implementation.

    x_axis_data = accel5_get_axis( &accel5, ACCEL5_X_AXIS );
    log_printf ( &logger, " X axis : %d\r\n", x_axis_data );

    y_axis_data = accel5_get_axis( &accel5, ACCEL5_Y_AXIS );
    log_printf ( &logger, " Y axis : %d\r\n", y_axis_data );

    z_axis_data = accel5_get_axis( &accel5, ACCEL5_Z_AXIS );
    log_printf ( &logger, " Z axis : %d\r\n\n", z_axis_data );

    Delay_ms( 500 );
}

void main ( void )
{
    application_init( );

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

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

额外支持

资源

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