高级
30 分钟

使用 DWM3000 和 ATmega328P 以位置精度的黄金标准赋能您的项目

超越预期的精度

UWB 2 Click with Arduino UNO Rev3

已发布 6月 27, 2024

点击板

UWB 2 Click

开发板

Arduino UNO Rev3

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega328P

我们的UWB收发器重新定义了实时定位系统(RTLS)和无线传感器网络(WSN)的格局,通过先进的双向测距和到达时间差(TDoA)方案提供动态且可靠的位置感知。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

UWB 2 Click 基于Qorvo的DWM3000,这是一款IEEE 802.15-z UWB收发器模块。DWM3000模块基于Qorvo DW3110 IC,集成了天线、射频电路、功率管理和时钟电路。它可用于双向测距或到达时间差(TDoA)定位系统,实现精度达10厘米的资产定位,支持850Kbps至6.8Mbps的数据速率。该模块具有可编程的发射器输出功率、低功耗,并集成了MAC支持功能。对于高数据吞吐量应用,最大数据包长度为1023字节。DWM3000模块具有始终

开启(AON)内存,在片上电压调节器禁用时,可以在最低工作状态下保留DWM3000的配置数据。数据上传和下载是自动化的,AON内存是可配置的。您可以通过软件读取片上电压及其温度。除了AON内存,128x32位一次性可编程(OTP)内存还存储每个芯片的校准信息。模块有六个用户可编程的GPIO,引脚分布在DWM3000模块的两侧。两个蓝色LED,RX和TX,用于视觉呈现数据传输。UWB 2 Click 使用标准的4线SPI串行接口与主机

MCU通信。DWM3000模块可以通过RST引脚复位,通过WUP引脚唤醒。外部设备使能ON引脚可以用于控制外部DC-DC转换器或DW3110 IC的其他电路。可以配置几个中断事件来驱动INT中断引脚。此Click板™只能在3.3V逻辑电压电平下运行。使用不同逻辑电平的MCU之前,板子必须进行适当的逻辑电压电平转换。此外,该板还配备了包含功能和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

UWB 2 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

Module Wake Up
PC0
AN
Reset
PD2
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
Device Enable
PD6
PWM
Interrupt
PC3
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

UWB 2 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 UWB 2 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • uwb2_read_reg_32bit - 此函数使用SPI串行接口从选定的寄存器读取32位数据。

  • uwb2_send_message - 此函数将所需数量的数据字节写入TX缓冲区,设置TX消息大小,开始传输并等待TX帧发送事件。

  • uwb2_read_message - 此函数激活接收,然后等待具有良好FCS/CRC的帧,从RX缓冲区读取最多len数量的数据字节,并根据实际读取的数据字节数量调整len参数。

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 UWB 2 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of an UWB 2 Click board by showing
 * the communication between the two Click boards.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver, performs the Click default configuration, then reads
 * and displays the device ID number.
 *
 * ## Application Task
 * Depending on the selected application mode, it reads all the received data or 
 * sends the desired text message with the message counter once per second.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "uwb2.h"

// Comment out the line below in order to switch the application mode to receiver
#define DEMO_APP_TRANSMITTER

// Text message to send in the transmitter application mode
#define DEMO_TEXT_MESSAGE           "MIKROE - UWB 2 Click board\0"

static uwb2_t uwb2;
static log_t logger;

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    uwb2_cfg_t uwb2_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.
    uwb2_cfg_setup( &uwb2_cfg );
    UWB2_MAP_MIKROBUS( uwb2_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( SPI_MASTER_ERROR == uwb2_init( &uwb2, &uwb2_cfg ) )
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( UWB2_ERROR == uwb2_default_cfg ( &uwb2 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    uint32_t dev_id = 0;
    if ( UWB2_OK == uwb2_read_reg_32bit ( &uwb2, UWB2_REG_DEV_ID, &dev_id ) )
    {
        log_printf ( &logger, " Device ID: 0x%.8LX\r\n", dev_id );
    }
    
#ifdef DEMO_APP_TRANSMITTER
    log_printf( &logger, " Application Mode: Transmitter\r\n" );
#else
    log_printf( &logger, " Application Mode: Receiver\r\n" );
#endif
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void )
{
#ifdef DEMO_APP_TRANSMITTER
    static uint8_t tx_msg_cnt = 0;
    uint8_t tx_buffer[ 128 ] = { 0 };
    uint16_t tx_msg_size = 0;
    tx_buffer[ 0 ] = tx_msg_cnt; // Message number.
    strcpy ( &tx_buffer[ 1 ], DEMO_TEXT_MESSAGE );
    tx_msg_size = strlen ( DEMO_TEXT_MESSAGE ) + 2; // Message size + null-terminated + tx_msg_cnt
    if ( UWB2_OK == uwb2_send_message ( &uwb2, tx_buffer, tx_msg_size ) )
    {
        log_printf ( &logger, " Message sent #%u\r\n\n", tx_buffer[ 0 ] );
        tx_msg_cnt++; // Increment message number (modulo 256).
    }
    Delay_ms ( 1000 );
#else
    uint8_t rx_buffer[ 128 ] = { 0 };
    uint16_t rx_msg_size = sizeof ( rx_buffer );
    if ( UWB2_OK == uwb2_read_message ( &uwb2, rx_buffer, &rx_msg_size ) )
    {
        log_printf ( &logger, " Message received #%u: %s\r\n\n", 
                     ( uint16_t ) rx_buffer[ 0 ], &rx_buffer[ 1 ] );
    }
#endif
}

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

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