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30 分钟

基于TMD37253和ATmega328创建先进的光学传感解决方案

每个阴影中的精确度:光感未来

Light mix-sens Click with Arduino UNO Rev3

已发布 6月 24, 2024

点击板

Light mix-sens Click

开发板

Arduino UNO Rev3

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega328

体验我们的一体化解决方案,实现传感器融合的终极体验,为用户提供精确的接近、颜色和环境光测量,从而提升用户体验。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Light mix-sens Click基于ams OSRAM的TMD37253超薄模块,集成了红外LED和出厂校准的LED驱动器。接近检测功能通过光电二极管检测反射的红外能量(由集成LED发出)来提供对象检测(例如,移动设备屏幕到用户的耳朵)。检测/释放事件是由中断驱动的,并且当接近结果越过上限和/或下限阈值设置时发生。接近引擎具有偏移调整寄存器,以补偿传感器处的不必要的红外能量反射。通过自动环境光减法进一步改善了接近结果。ALS检测功能提供光度光强度数据。彩色光电二极管具有紫外线和红外线阻挡滤波器,并且具有产生16位数据的专用数据转换器。该架构允许应用程序准确测量环境光,从而使设备能够计算照度和色温以控制显示背光和色度。接近结果受三个基本因

素影响:集成的红外LED发射、红外接收以及包括目标距离和表面反射性在内的环境因素。红外接收信号路径从光电二极管的红外检测开始,并以PDATA寄存器中的8位接近结果结束。来自光电二极管的信号被放大,并进行偏移调整以优化性能。通过对POFFSET寄存器进行调整来完成偏移校正或串扰补偿。设备的模拟电路将偏移值作为减法应用于信号累积;因此,正偏移值具有减小结果的效果。颜色和ALS接收信号路径开始时,光电二极管接收经过滤波的光,并以16位结果结束。主要用于接近感应的红外光电二极管与绿色通道的ADC多路复用,以测量环境光的红外内容。彩色光电二极管经过UV和IR滤波器过滤。红外光电二极管经过滤波器仅接收红外光。来自RGBC光电二极

管的信号在ATIME中设置的一段时间内同时累积,然后结果可用。必须在单独的集成中进行IR的测量,因为它与绿色光电二极管共享ADC。增益可从1x调整到128 x,以便在广泛的照明条件下进行操作。使用自定义LUX方程来计算环境光的数量、色温以及确定光类型(例如,LED、荧光灯、白炽灯等)使用ALS结果。TMD37253模块以1.8V电源供应和1.8V I2C总线运行,以减少功耗。为了集成到Mikrobus上,实现了完整的电压调节和逻辑电平转换。因此,此Click板™仅设计为使用3.3V逻辑电平。在将Click板™与具有5V逻辑电平的MCU一起使用之前,应进行适当的逻辑电压级转换。

Light mix-sens Click top side image
Light mix-sens 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
NC
NC
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
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
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Light mix-sens 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

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 Light mix-sens Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • lightmixsens_write_byte - 通用写入字节函数

  • lightmixsens_read_byte - 通用读取字节函数

  • lightmixsens_switch_ir_to_prox - 切换红外到接近功能

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 LightMixSens Click example
 * 
 * # Description
 * This example show usage of Light Mix Sens Click. It switches the IR light for separate and 
 * measure sectar of RGB lights. Click also measure proximity from the object using light source.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes all necessary peripherals and pins, initializes I2C driver and performs 
 * the Click board default configuration to allow ALS/Color and Proximity measurements.
 * 
 * ## Application Task  
 * Waits until ALS/Color integration cycle was done and then reads the entire measurement.
 * The all results will be sent to the selected UART terminal.
 * 
 * ## Additional Functions :
 * - prox_app - This is application function which determines the proximity results.
 * 
 *
 * @author MikroE Team
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "lightmixsens.h"


static lightmixsens_t lightmixsens;
static log_t logger;
lightmixsens_data_obj lightmixsens_data;
char prox_str[ 20 ];

// ------------------------------------------------------- ADDITIONAL FUNCTIONS

/**
 * @brief Light mix sens proximity function.
 * @details This is function which determines the proximity results.
 */
void prox_app ( void );

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    lightmixsens_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.

    lightmixsens_cfg_setup( &cfg );
    LIGHTMIXSENS_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    lightmixsens_init( &lightmixsens, &cfg );

    lightmixsens_default_cfg( &lightmixsens );

    lightmixsens_data.lightmixsens_cdata = LIGHTMIXSENS_DUMMY_DATA;
    lightmixsens_data.lightmixsens_rdata = LIGHTMIXSENS_DUMMY_DATA;
    lightmixsens_data.lightmixsens_gdata = LIGHTMIXSENS_DUMMY_DATA;
    lightmixsens_data.lightmixsens_bdata = LIGHTMIXSENS_DUMMY_DATA;
    lightmixsens_data.lightmixsens_pdata = LIGHTMIXSENS_DUMMY_DATA;

    log_printf( &logger, "*  Light mix-sens Click initialization done.  *\r\n" );
}

void application_task ( void )
{
    lightmixsens_wait_atime( &lightmixsens );
    
    lightmixsens_read_word( &lightmixsens, LIGHTMIXSENS_REG_CDATA, 
                            &lightmixsens_data.lightmixsens_cdata );
    lightmixsens_read_word( &lightmixsens, LIGHTMIXSENS_REG_RDATA, 
                            &lightmixsens_data.lightmixsens_rdata );
    lightmixsens_read_word( &lightmixsens, LIGHTMIXSENS_REG_GDATA_IRDATA, 
                            &lightmixsens_data.lightmixsens_gdata );
    lightmixsens_read_word( &lightmixsens, LIGHTMIXSENS_REG_BDATA, 
                            &lightmixsens_data.lightmixsens_bdata );
    lightmixsens_read_byte( &lightmixsens, LIGHTMIXSENS_REG_PDATA, 
                            &lightmixsens_data.lightmixsens_pdata );
    
    log_printf( &logger, "- Clear light:  %.3d lx\r\n", lightmixsens_data.lightmixsens_cdata );
    log_printf( &logger, "- Red light:    %.3d lx\r\n", lightmixsens_data.lightmixsens_rdata );
    log_printf( &logger, "- Green light:  %.3d lx\r\n", lightmixsens_data.lightmixsens_gdata );
    log_printf( &logger, "- Blue light:   %.3d lx\r\n", lightmixsens_data.lightmixsens_bdata );
    
    prox_app( );
    log_printf( &logger, "** Proximity:   %s\r\n", prox_str );
    
    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;
}

void prox_app ( void )
{
    float prox;
    uint8_t cnt;
    
    prox = lightmixsens_data.lightmixsens_pdata;
    prox /= 255;
    prox *= 16;
    
    for ( cnt = 0; cnt < ( uint8_t ) prox; cnt++ ) {
        prox_str[ cnt ] = '|';
    }
    
    prox_str[ cnt ] = 0;
}

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

额外支持

资源

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