中级
30 分钟

使用KXTJ3-1057和STM32F446RE支持物体稳定性控制

聚焦运动:每一个动作都至关重要

Accel 7 click with Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

Accel 7 click

开发板

Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F446RE

该解决方案精确测量和记录物体速度的变化,使其在机器人技术、汽车安全等领域中具有无价的价值。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Accel 7 Click 基于Rohm Semiconductor的KXTJ3-1057,这是一款具有±2g / ±4g / ±8g / ±16g范围的三轴数字加速度计。该传感器采用基于差分电容的先进加速度感应方法。集成的MEMS,由专有的Kionix技术生产,由两个板组成。其中一个固定在基板上,而另一个可以沿单轴自由移动。加速度引起这些板之间电容的变化,然后由集成的ASIC处理。ASIC集成了一个电容-电压放大器,将MEMS传感器的差分电容转换为模拟电压,用作低噪声A/D转换器(ADC)的输入。集成的ASIC还包含逻辑部分,用于设置KXTJ3-1057的所有操作参数,如数据速率、滤波设置、中断、ADC分辨率等。ASIC还集成了一个OTP存储器,包含每个电源复位(POR)周期中使用的校准参数和其他设备特定设置。ADC可以以8位、12位或14位分辨率运行。这允许管理功耗,因为较低的分辨率通常允许较少的功耗。功耗也受输出数据速率值(ODR)影响。ODR值超过400Hz会强制高分辨率模式(14位),因此随着ODR从

0.781Hz变化到1600Hz,功耗呈指数上升。ADC分辨率以及KXTJ3-1057 IC的其他操作参数可以通过使用两个配置寄存器进行调整。某些选项只能在IC处于待机模式时更改。加速度范围可以从±2g选择到±16g。ADC分辨率的选择与某个加速度范围的计数数量直接相关。例如,使用8位ADC分辨率和±2g范围意味着从-2g到+2g的整个范围将由255个值覆盖,从-127到+127。因此,127的输出将等于2g加速度(更准确地说,1.984g)。KXTJ3-1057的数据手册提供了一套全面的表格,包含这些设置。然而,Accel 7 click配有包含简单使用功能的库,这些功能简化了加速度测量。中断引擎允许在专用INT引脚上报告中断。有多个中断状态寄存器,允许读取组合和单个事件。这允许INT引脚更灵活地使用。根据设置,可以脉冲和锁存此引脚。锁存时,它将保持断言,直到读取特定寄存器(数据手册中的INT_REL)。脉冲操作将在此引脚上产生短脉冲,但状态位将保持设置,直到读取INT_REL寄存器。非锁

存模式允许状态位自动清除,因此无需读取INT_REL寄存器。KXTJ3-1057的一个显著特点是,当加速度测量值超过存储在唤醒阈值寄存器中的值时,它可以生成唤醒(运动检测)中断。在这种情况下,中断状态寄存器中的一个位将指示发生了唤醒事件。唤醒中断具有去抖动计数器:如果加速度值超过阈值并在编程的计数次数内保持在此阈值之上,则会报告中断事件。为了区分两个连续的运动事件,还有一个倒计时计时器,它设置了在另一个唤醒事件可以报告之前的非活动时间间隔。请注意,阈值使用固定的g范围和分辨率,而不管用户设置。每个KXTJ3-1057设备都经过工厂校准,其校准参数存储在一次性可编程存储器(OTP)中。这些参数包括增益校正和偏移校准。在每个POR周期后,这些校准值会自动应用,从而减少输出误差。与所使用的MEMS差分感应技术一起,这将测量误差减少到几乎不可测量的值。内置的自检功能确保Accel 7 click的可靠运行。

Accel 7 Click top side image
Accel 7 Click bottom side image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32F446RE 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 STM32F446RE MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

512

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

131072

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
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
PC14
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PB8
SCL
I2C Data
PB9
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Accel 7 click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Nucleo-64 front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 64 with STM32F446RE MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-64 front image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32F401RE MCU front image hardware assembly
EEPROM 13 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Nucleo-64 with STM32XXX MCU 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Accel 7 Click驱动程序的API。

关键功能:

  • accel7_get_axis - 该功能从所需轴寄存器读取两个字节的数据

  • accel7_res_range_cfg - 该功能计算分辨率和范围值,并在default_cfg()函数中使用

  • accel7_get_interrupt_state - 该功能读取中断引脚的状态

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 Accel7 Click example
 * 
 * # Description
 * This example shows how data from all three axes is collected, processed and later
 * displayed in the logger module.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * This is where the logger and the click modules get initialised and configured.
 * 
 * ## Application Task  
 * This is where the data gets collected, processed and printed out.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "accel7.h"

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

static accel7_t accel7;
static log_t logger;

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

void application_init (  )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    accel7_cfg_t cfg;

    uint8_t resolution = ACCEL7_DATA_RESP_14bit;
    uint8_t range = ACCEL7_RANGE_8g;

    /** 
     * 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.

    accel7_cfg_setup( &cfg );
    ACCEL7_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    accel7_init( &accel7, &cfg );
    accel7_default_cfg( &accel7, resolution, range );

    Delay_ms( 100 );
}

void application_task (  )
{
    int16_t x_axis;
    int16_t y_axis;
    int16_t z_axis;

    x_axis = accel7_get_axis( &accel7, ACCEL7_AXIS_X );
    y_axis = accel7_get_axis( &accel7, ACCEL7_AXIS_Y );
    z_axis = accel7_get_axis( &accel7, ACCEL7_AXIS_Z );

    log_printf( &logger, "X axis: %d\r\n", x_axis );
    log_printf( &logger, "Y axis: %d\r\n", y_axis );
    log_printf( &logger, "Z axis: %d\r\n", z_axis );   
    
    log_printf( &logger, "------------------\r\n" );

    Delay_ms( 1000 );
}

void main (  )
{
    application_init(  );

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

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

额外支持

资源

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