初学者
10 分钟

使用ENS220和ATmega328P高精度测量气压和温度

为各种电子项目添加环境感应功能

Barometer 9 Click with Arduino UNO Rev3

已发布 6月 24, 2024

点击板

Barometer 9 Click

开发板

Arduino UNO Rev3

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega328P

创建复杂的、位置感知设备,特别是在活动追踪、室内导航和环境监测领域。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Barometer 9 Click 基于ScioSense的ENS220,这是一款用于活动追踪和室内导航/定位的先进气压和温度传感器。该传感器以其超低功耗和高精度而著称,提供可通过数字I2C或SPI接口操作的双模式通信接口。ENS220的电容式压力传感器嵌入在CMOS ASIC中,实现了紧凑的封装尺寸,同时确保对环境变化的强大抵抗力。电容读取机制的集成有助于其最低功耗。它具有对压力的高灵敏度,并且内置超低噪声的24位ADC转换器,显著减少了压力噪声。传感器还包括一个精密温度传感器,提供稳定的温度补偿压力读数和快速响应时间。ENS220的关键

特性包括300至1200hPa的压力范围,±0.5hPa的绝对精度和±0.025hPa的相对精度,转化为约20cm的高度分辨率。其在2Hz采样率下的超低压力噪声为0.1Pa RMS,并且采样率可调高至1kHz,达到0.9 Pa RMS。此外,它提供精度为±0.1K、分辨率为8mK的温度测量。Barometer 9 Click 通过COMM SEL跳线支持SPI和I2C接口,默认激活I2C接口,支持高达400kHz的快速模式操作,而SPI模式支持高达1MHz的时钟频率。传感器的中断功能是一项重要的补充,通过INT引脚可以通知主处理器特定事件(如压力阈值),优化超低功耗场景。

ENS220在1.8V电源电压下最佳运行,这个电源电压由德州仪器的TLV700低压差(LDO)稳压器直接从所选的mikroBUS™插座电源轨提供。由于ENS220的电源电压为1.8V,此板还通过德州仪器的TXS0108E电压电平转换器促进适当的逻辑电平转换。该Click board™可以通过VCC SEL跳线选择在3.3V或5V逻辑电压水平下运行。这样,无论是3.3V还是5V的MCU都可以正确使用通信线。此外,该Click板还配备了包含易于使用的函数和示例代码的库,可以作为进一步开发的参考。

Barometer 9 Click hardware overview 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

28

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
Power Enable / ID SEL
PD2
RST
SPI Select / ID COMM
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
NC
NC
PWM
Interrupt
PC3
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PC5
SCL
I2C Data
PC4
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Barometer 9 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
Board mapper by product8 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

软件支持

库描述

该库包含 Barometer 9 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • barometer9_read_part_id - 此功能用于读取Barometer 9 Click的设备ID

  • barometer9_get_temperature - 此功能用于读取Barometer 9 Click的摄氏温度

  • barometer9_get_pressure - 此功能用于读取Barometer 9 Click的压力(单位:帕斯卡)

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 Barometer 9 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of  Barometer 9  Click board 
 * by reading and displaying the pressure and temperature measurements.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * The initialization of I2C or SPI module and log UART.
 * After driver initialization, the app sets the default configuration.
 *
 * ## Application Task
 * The demo application reads and displays the Pressure [Pa] and Temperature [degree Celsius] data.
 * Results are being sent to the UART Terminal, where you can track their changes.
 *
 * @author Stefan Ilic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "barometer9.h"

static barometer9_t barometer9;
static log_t logger;

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    barometer9_cfg_t barometer9_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.
    barometer9_cfg_setup( &barometer9_cfg );
    BAROMETER9_MAP_MIKROBUS( barometer9_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag = barometer9_init( &barometer9, &barometer9_cfg );
    if ( ( I2C_MASTER_ERROR == init_flag ) || ( SPI_MASTER_ERROR == init_flag ) )
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    Delay_ms ( 100 );
    
    if ( BAROMETER9_ERROR == barometer9_default_cfg ( &barometer9 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    uint16_t device_id = 0;
    barometer9_read_part_id ( &barometer9, &device_id );
    if ( BAROMETER9_DEVICE_ID != device_id )
    {
        log_error( &logger, " Read error " );
        for ( ; ; );
    }
    else
    {
        log_printf( &logger, " Device ID: 0x%.4X \r\n", device_id );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void )
{
    float temperature = 0;
    float pressure = 0;

    barometer9_get_temperature( &barometer9, &temperature );
    barometer9_get_pressure( &barometer9, &pressure );
    log_printf( &logger, " Temperature: %.2f C \r\n Pressure %.3f Pa \r\n", temperature, pressure );
    log_printf( &logger, " - - - - - - - - - - \r\n" );
    Delay_ms ( 1000 );
}

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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