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30 分钟

使用ADA4254和ATmega328提升您的音频世界

听清每一个音符

GainAMP 3 Click with Arduino UNO Rev3

已发布 6月 24, 2024

点击板

GainAMP 3 Click

开发板

Arduino UNO Rev3

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega328

通过我们的可编程增益仪表放大器掌控您的音频,提供精确的增益调节,实现最佳的声音定制。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

GainAMP 3 Click基于ADA4254,这是一款零漂移、高电压、可编程增益仪表放大器(PGIA),由Analog Devices设计用于过程控制和工业应用。它能够精确测量传感器、电压和电流,具有广泛的动态范围,并提供有关被测对象的安全信息。它具有12种二进制加权增益,范围从1/16V/V到128V/V,以及三种缩放增益选项:1V/V、1.25V/V和1.375V/V,共有36种可能的增益设置。其零漂移放大器拓扑结构能够自校准直流误差和低频噪声,在整个指定温度范围内实现卓越的直流精度,最大化动态范围,并显著减少许多应用中的校准要求。

ADA4254通过标准SPI串行接口与MCU通信,最大频率为5MHz,支持最常见的SPI模式,即SPI模式0。它配备了一个4通道输入多路复用器,为放大器的高阻抗输入提供±60V保护,并提供用于偏置传感器(如电阻温度检测器RTD)的激励电流源输出。除了位于板载9极连接器上的这些通道外,ADA4254还具有差分输出级和输出激励电流通道。差分输出级使设备可以直接连接到高精度ADC。在进行这样的连接时,建议在连接到ADC之前使用低通滤波器,以最小化噪声和混叠。软件可配置的激励电流输出可以用于激励外部电路,如电阻桥或

RTD传感器,并可以以100μA为增量编程到100μA到1.5mA的值。此Click板™可以通过VCC SEL跳线选择3.3V或5V逻辑电压电平。除了使用标记为DIGI的跳线选择逻辑电压电平外,还可以通过定位SMD跳线到适当位置使用AN跳线选择放大器的电源电压。这种方式下,具有3.3V和5V能力的MCU都可以正确使用通信线路。此外,该Click板™配备了一个包含易于使用的函数和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

GainAMP 3 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

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
NC
NC
PWM
NC
NC
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!”

Click board™ 原理图

GainAMP 3 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
Charger 27 Click complete accessories setup image 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

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 GainAMP 3 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • gainamp3_write_register - 该功能通过SPI串行接口向选定的寄存器写入一个数据字节。

  • gainamp3_set_amplifier_gain - 该功能设置放大器增益级别。

  • gainamp3_set_input_channel - 该功能设置输入通道。

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 GainAMP3 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of GainAMP 3 Click board.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and performs the Click default configuration which 
 * verifies the communication and sets active the input channel 1.
 *
 * ## Application Task
 * Changes the amplifier gain level every 3 seconds and displays the gain value on the USB UART.
 *
 * @note
 * VDDH should be within the range from +5V to +30V.
 * VSSH should be within the range from -5V to -30V.
 * Input channels should be within the range from GND to VCC selected by the VCC_SEL SMD jumpers.
 * Gain * Input voltage must not exceed VCC voltage.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "gainamp3.h"

static gainamp3_t gainamp3;
static log_t logger;

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;            /**< Logger config object. */
    gainamp3_cfg_t gainamp3_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.

    gainamp3_cfg_setup( &gainamp3_cfg );
    GAINAMP3_MAP_MIKROBUS( gainamp3_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag = gainamp3_init( &gainamp3, &gainamp3_cfg );
    if ( SPI_MASTER_ERROR == init_flag )
    {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }

    init_flag = gainamp3_default_cfg ( &gainamp3 );
    if ( GAINAMP3_ERROR == init_flag )
    {
        log_error( &logger, " Default Config Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void )
{
    for ( uint8_t cnt = GAINAMP3_GAIN_1_OVER_16; cnt <= GAINAMP3_GAIN_128; cnt++ )
    {
        gainamp3_set_amplifier_gain ( &gainamp3, cnt );
        log_printf( &logger, " Amplifier gain set to " );
        float gain = ( 1 << cnt ) / 16.0;
        
        if ( gain < 1.0 )
        {
            log_printf( &logger, "1/%u\r\n", ( uint16_t ) ( 1.0 / gain ) );
        }
        else
        {
            log_printf( &logger, "%u\r\n", ( uint16_t ) gain );
        }
        Delay_ms ( 1000 );
        Delay_ms ( 1000 );
        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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