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30 分钟

使用MLX90380和STM32F410RB实现物体在三维空间中的准确实时定位

磁力映射:3D霍尔传感器,您的空间智能

3D Hall 6 Click with Nucleo 64 with STM32F410RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

3D Hall 6 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F410RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F410RB

利用3D磁传感器的强大功能加强家庭安全,确保通过实时入侵检测和全面监控获得安心。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

3D Hall 6 Click基于Melexis的MLX90380,这是一款单片无接触传感器IC,对垂直和平行于IC表面的磁通密度敏感。该传感器依赖霍尔效应来准确感知三个垂直轴上的磁场变化。内部磁场传感元件被多路复用并连接到前置放大器,然后连接到正弦和余弦模拟输出。所有模拟输出都路由到Microchip的MCP3204 - 板载4通道12位A/D转换器,具有SPI接口。尽管磁传感器的引脚数量非常少,但为了允许在单个Click板™上读取4个模拟输入,3D Hall 6 Click板上配备了具有SPI接口的4通道12位A/D转换器。因此,通

信接口过程依赖于读取MCP3204的相应寄存器。MLX90380无接触传感器还具有强大的编程引擎,允许编程灵敏度和滤波器带宽以优化使用ADC的输入范围。然而,由于3D Hall 6 Click板上配备了A/D转换器,MLX90380的输出电压与MCP3204的输入范围相匹配,因此用户无需进行任何额外设置。高速双模拟输出允许MLX90380在与旋转永磁体一起使用时提供准确的正弦/余弦信号。传感器根据磁场的强度提供原始数据输出。测量受到许多因素的影响:IC之间的轻微制造差异会影响读数,即使是同一IC内霍

尔板之间的微小差异也可能影响精度,尽管IC包含高度匹配的传感元件。此外,高度和温度变化也可能影响读数。3D Hall 6软件库包含简化的功能,允许直接进行读数,减少了正确初始化和配置设备所需的步骤。此Click板™只能在3.3V逻辑电压水平下操作。使用具有不同逻辑电平的MCU之前,板子必须执行适当的逻辑电压电平转换。此外,它配备了包含功能和示例代码的库,可以作为进一步开发的参考。

3D Hall 6 Click top side image
3D Hall 6 Click bottom side image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32F410RB MCU 提供了一种经济高效且灵活的平台,供开发者探索新想法并原型设计他们的项目。该板利用 STM32 微控制器的多功能性,使用户能够为他们的项目选择最佳的性能与功耗平衡。它配备了 LQFP64 封装的 STM32 微控制器,并包含了如用户 LED(同时作为 ARDUINO® 信号)、用户和复位按钮,以及 32.768kHz 晶体振荡器用于精确的计时操作等基本组件。Nucleo-64 板设计考虑到扩展性和灵活性,它特有的 ARDUINO® Uno

V3 扩展连接器和 ST morpho 扩展引脚头,提供了对 STM32 I/O 的完全访问,以实现全面的项目整合。电源供应选项灵活,支持 ST-LINK USB VBUS 或外部电源,确保在各种开发环境中的适应性。该板还配备了一个具有 USB 重枚举功能的板载 ST-LINK 调试器/编程器,简化了编程和调试过程。此外,该板设计旨在简化高级开发,它的外部 SMPS 为 Vcore 逻辑供电提供高效支持,支持 USB 设备全速或 USB SNK/UFP 全速,并内置加密功能,提升了项目的功效

和安全性。通过外部 SMPS 实验的专用连接器、 用于  ST-LINK 的 USB 连接器以及 MIPI® 调试连接器,提供了更多的硬件接口和实验可能性。开发者将通过 STM32Cube MCU Package 提供的全面免费软件库和示例得到广泛支持。这些,加上与多种集成开发环境(IDE)的兼容性,包括 IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM 和 STM32CubeIDE,确保了流畅且高效的开发体验,使用户能够充分利用 Nucleo-64 板在他们的项目中的能力。

Nucleo 64 with STM32C031C6 MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

32768

你完善了我!

配件

Click Shield for Nucleo-64 配备了两个专有的 mikroBUS™ 插座,使得所有的 Click board™ 设备都可以轻松地与 STM32 Nucleo-64 开发板连接。这样,Mikroe 允许其用户从不断增长的 Click boards™ 范围中添加任何功能,如 WiFi、GSM、GPS、蓝牙、ZigBee、环境传感器、LED、语音识别、电机控制、运动传感器等。您可以使用超过 1537 个 Click boards™,这些 Click boards™ 可以堆叠和集成。STM32 Nucleo-64 开发板基于 64 引脚封装的微控制器,采用 32 位 MCU,配备 ARM Cortex M4 处理器,运行速度为 84MHz,具有 512Kb Flash 和 96KB SRAM,分为两个区域,顶部区域代表 ST-Link/V2 调试器和编程器,而底部区域是一个实际的开发板。通过 USB 连接方便地控制和供电这些板子,以便直接对 Nucleo-64 开发板进行编程和高效调试,其中还需要额外的 USB 线连接到板子上的 USB 迷你接口。大多数 STM32 微控制器引脚都连接到了板子左右边缘的 IO 引脚上,然后连接到两个现有的 mikroBUS™ 插座上。该 Click Shield 还有几个开关,用于选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平和 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器,使用任何 Click board™,无论 Click board™ 是否在 3.3V 或 5V 逻辑电压电平下运行。一旦将 STM32 Nucleo-64 开发板与我们的 Click Shield for Nucleo-64 连接,您就可以访问数百个工作于 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的 Click boards™。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
SPI Chip Enable
PB12
CS
SPI Clock
PB3
SCK
SPI Data OUT
PB4
MISO
SPI Data IN
PB5
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
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

3D Hall 6 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 64 with STM32F410RB MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32F401RE MCU front image hardware assembly
LTE IoT 5 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Nucleo-64 with STM32XXX MCU Access MB 1 Mini B Conn - 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
Clicker 4 for STM32F4 HA 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3D Hall 6 Click驱动程序的API。

关键功能:

  • c3dhall6_set_reference_values - 此函数设置电压和角度计算的参考值

  • c3dhall6_get_adc_value - 此函数读取选定通道上的ADC值

  • c3dhall6_get_volt - 此函数读取选定通道上的ADC值,并根据参考电压设置将该值转换为伏特或毫伏

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 3dHall6 Click example
 * 
 * # Description
 * This application measure the intensity of the magnetic field across three perpendicular axes.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes device.
 * 
 * ## Application Task  
 *  Executes one or more 'c3dhall6_log_xxx_task' functions
 *  
 *  Additional Functions :
 *
 *  - c3dhall6_log_adc_task() - performs and logs adc measurements on all channels
 *  - c3dhall6_log_volt_task() - performs and logs voltage measurements on all channels
 *  - c3dhall6_log_angleRad_task() - performs and logs angle measurements in radians on each die
 *  - c3dhall6_log_angleDeg_task() - performs and logs angle measurements in degrees on each die
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "c3dhall6.h"

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

static c3dhall6_t c3dhall6;
static log_t logger;

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

static void c3dhall6_log_adc_task( )
{
    uint16_t ch0_adc_value;
    uint16_t ch1_adc_value;
    uint16_t ch2_adc_value;
    uint16_t ch3_adc_value;

    c3dhall6_get_adc_value( &c3dhall6, C3DHALL6_CHANNEL_0, &ch0_adc_value );
    c3dhall6_get_adc_value( &c3dhall6, C3DHALL6_CHANNEL_1, &ch1_adc_value );
    c3dhall6_get_adc_value( &c3dhall6, C3DHALL6_CHANNEL_2, &ch2_adc_value );
    c3dhall6_get_adc_value( &c3dhall6, C3DHALL6_CHANNEL_3, &ch3_adc_value );
    
    log_printf( &logger, "ADC on CH0 : %d \r\n", ch0_adc_value );
    log_printf( &logger, "ADC on CH1 : %d \r\n", ch1_adc_value );
    log_printf( &logger, "ADC on CH2 : %d \r\n", ch2_adc_value );
    log_printf( &logger, "ADC on CH3 : %d \r\n", ch3_adc_value );
}

void c3dhall6_log_volt_task( )
{
    float ch0_voltage;
    float ch1_voltage;
    float ch2_voltage;
    float ch3_voltage;

    c3dhall6_get_volt( &c3dhall6, C3DHALL6_CHANNEL_0, &ch0_voltage );
    c3dhall6_get_volt( &c3dhall6, C3DHALL6_CHANNEL_1, &ch1_voltage );
    c3dhall6_get_volt( &c3dhall6, C3DHALL6_CHANNEL_2, &ch2_voltage );
    c3dhall6_get_volt( &c3dhall6, C3DHALL6_CHANNEL_3, &ch3_voltage );
   
    log_printf( &logger, "Voltage on CH0 : %f V \r\n", ch0_voltage );
    log_printf( &logger, "Voltage on CH1 : %f V \r\n", ch1_voltage );
    log_printf( &logger, "Voltage on CH2 : %f V \r\n", ch2_voltage );
    log_printf( &logger, "Voltage on CH3 : %f V \r\n", ch3_voltage );
}

void c3dhall6_log_angle_rad_task( )
{
    float die_a_angle;
    float die_b_angle;

    c3dhall6_get_angle_rad( &c3dhall6, C3DHALL6_DIE_A, &die_a_angle );
    c3dhall6_get_angle_rad( &c3dhall6, C3DHALL6_DIE_B, &die_b_angle );

    log_printf( &logger, "DIE A Angle value :  %f rad \r\n", die_a_angle );
    log_printf( &logger, "DIE B Angle value :  %f rad \r\n", die_b_angle );    
}

void c3dhall6_log_angle_deg_task( )
{
    float die_a_angle;
    float die_b_angle;
    char degree_unit[2] = { 176, 0 };

    c3dhall6_get_angle_deg( &c3dhall6, C3DHALL6_DIE_A, &die_a_angle );
    c3dhall6_get_angle_deg( &c3dhall6, C3DHALL6_DIE_B, &die_b_angle );

    log_printf( &logger, "DIE A Angle value :  %f %c \r\n", die_a_angle, degree_unit );
    log_printf( &logger, "DIE B Angle value :  %f %c \r\n", die_b_angle, degree_unit ); 
    
}

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    c3dhall6_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.

    c3dhall6_cfg_setup( &cfg );
    C3DHALL6_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    c3dhall6_init( &c3dhall6, &cfg );

    Delay_ms( 300 );
    c3dhall6_set_reference_values( &c3dhall6, 3.3, 2048.0, 2048.0, 2048.0, 2048.0 );
}

void application_task ( void )
{
    c3dhall6_log_angle_deg_task( );
    Delay_ms( 1000 );
}

void main ( void )
{
    application_init( );

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


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

额外支持

资源

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