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30 分钟

使用LHDULTRAM012UB3和STM32L073RZ实现全面和实时的空气流动数据

迈入空气流动监测的未来

Air Flow Click with Nucleo-64 with STM32L073RZ MCU

已发布 6月 24, 2024

点击板

Air Flow Click

开发板

Nucleo-64 with STM32L073RZ MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32L073RZ

我们的气流监测解决方案旨在提供准确和实时的空气流通见解,适用于从暖通空调(HVAC)到洁净室的广泛行业。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Air Flow Click 基于TE Connectivity Measurement Specialties的LHD ULTRA系列流量型2合1差压传感器LHDULTRAM012UB3。它包括两个组合的热量微流通道和单个芯片上的两个传感元件。第一个传感元件确保低差压的高分辨率精确测量,第二个传感元件则优化用于上限测量范围内的压力。快速响应的24位板载控制器在0到1250Pa的动态范围内提供精确的测量。LHDULTRAM012UB3的特定设计确保了连续、高可靠性、经济高效的操作,卓

越的长期稳定性和精度,并采用专利的实时偏移补偿和线性化技术。LHD ULTRA的高流动阻力确保了产品对灰尘/湿气的不敏感性和最小的流动泄漏。Air Flow Click允许使用I2C和SPI接口,I2C的最大频率为100kHz,SPI的最大频率为1MHz。可以通过将标记为COMM SEL的SMD跳线设置到适当位置来进行选择。需要注意的是,所有跳线的位置必须在同一侧,否则Click板™可能无响应。在选择I2C接口时,LHDULTRAM012UB3允许通过将标记为A0

和A1的SMD跳线设置到标记为0和1的适当位置来选择其I2C从设备地址的最低有效位(LSB)。此外,添加了一个额外的就绪信号,该信号通过mikroBUS™插座的INT引脚路由,指示主机新数据已准备好。此Click板™只能在3.3V逻辑电压水平下操作。在使用具有不同逻辑电平的MCU之前,必须进行适当的逻辑电压电平转换。此外,该Click板™配备了包含函数和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

Air Flow Click top side image
Air Flow Click bottom side image

功能概述

开发板

Nucleo-64搭载STM32L073RZ MCU提供了一个经济实惠且灵活的平台,供开发人员探索新的想法并原型化其设计。该板利用了STM32微控制器的多功能性,使用户能够为其项目选择性能和功耗之间的最佳平衡。它采用LQFP64封装的STM32微控制器,并包括一些必要的组件,例如用户LED,可以同时作为ARDUINO®信号使用,以及用户和复位按钮,以及用于精准定时操作的32.768kHz晶体振荡器。设计时考虑了扩展性和灵活性,Nucleo-64板具有ARDUINO® 

Uno V3扩展连接器和ST morpho扩展引脚标头,为全面项目集成提供了对STM32 I/O的完全访问权限。电源选项具有适应性,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。该板还配备了一个内置的ST-LINK调试器/编程器,具有USB重新枚举功能,简化了编程和调试过程。此外,该板还设计了外部SMPS,以实现有效的Vcore逻辑供电,支持USB设备全速或USB SNK/UFP全速,以及内置的加密功能,增强了项目的功耗效率和安全性。通过专用

连接器提供了额外的连接性,用于外部SMPS实验、ST-LINK的USB连接器和MIPI®调试连接器,扩展了硬件接口和实验的可能性。开发人员将通过STM32Cube MCU软件包中全面的免费软件库和示例得到广泛的支持。这与与各种集成开发环境(IDE)的兼容性相结合,包括IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM和STM32CubeIDE,确保了平稳高效的开发体验,使用户能够充分发挥Nucleo-64板在其项目中的功能。

Nucleo 64 with STM32L073RZ MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M0

MCU 内存 (KB)

192

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

20480

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 Select
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
Data Ready
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

Air Flow 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 STM32L073RZ 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
LTE IoT 5 Click complete accessories setup image 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

该库包含 Air Flow Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • airflow_reset_device - 重置设备

  • airflow_get_differential_pressure - 读取差压

  • airflow_get_atmospheric_pressure - 读取大气压力和温度

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 AirFlow Click example
 *
 * # Description
 * This example showcases ability for device to read differential 
 * pressure, atmospheric pressure and ambient temperature.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initialize host communication modules (UART, I2C/SPI). Read 
 * electric signature data from device and logs it to terminal.
 *
 * ## Application Task
 * Reads differential pressure in Pa, atmospheric pressure in mBar 
 * and ambient temperature in C every 500ms and logs read data.
 *
 * @author Luka Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "airflow.h"

static airflow_t airflow;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    airflow_cfg_t airflow_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 );
    Delay_ms( 100 );
    log_info( &logger, " Application Init " );

    // Click initialization.
    airflow_cfg_setup( &airflow_cfg );
    AIRFLOW_MAP_MIKROBUS( airflow_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag  = airflow_init( &airflow, &airflow_cfg );
    if ( ( init_flag == I2C_MASTER_ERROR ) || ( init_flag == SPI_MASTER_ERROR ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }
    
    airflow_reset_device( &airflow );
    
    if ( airflow_default_cfg ( &airflow ) < 0 )
    {
        log_error( &logger, " Read" );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );
        for ( ; ; );
    }
    else
    {
        log_printf( &logger, "Firmware version: %d.%d\r\n", ( int16_t )airflow.major_fw_ver, ( int16_t )airflow.minor_fw_ver );
        //part number
        log_printf( &logger, "Part number: " );
        for ( uint8_t pn = 0; pn < 11; pn++ )
            log_printf( &logger, "%c", airflow.part_number[ pn ] );
        log_printf( &logger, "\r\n" );
        //lot number
        log_printf( &logger, "Lot number: " );
        for ( uint8_t pn = 0; pn < 7; pn++ )
            log_printf( &logger, "%c", airflow.lot_number[ pn ] );
        log_printf( &logger, "\r\n" );
        //pressure range
        log_printf( &logger, "Pressure range: %d\r\n", airflow.pressure_range );
        //output type
        log_printf( &logger, "Output type: %c\r\n", airflow.output_type );
        //scale factor
        log_printf( &logger, "Scale factor: %d\r\n", airflow.scale_factor );
        //calibration id
        log_printf( &logger, "Calibration ID: %s\r\n", airflow.calibration_id );
        //week
        log_printf( &logger, "Week: %d\r\n", ( int16_t )airflow.week );
        //year
        log_printf( &logger, "Year: %d\r\n", ( int16_t )airflow.year );
        //sequence number
        log_printf( &logger, "Sequence number: %d\r\n", airflow.sequence_number );
    }
    Delay_ms( 2000 );
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{    
    float pressure_data, temperature_data;
    
    airflow_get_differential_pressure( &airflow, &pressure_data );
    log_printf( &logger, "Differential pressure[Pa]: %.2f\r\n", pressure_data );
    airflow_get_atmospheric_pressure( &airflow, &pressure_data, &temperature_data );
    log_printf( &logger, "Atmospheric pressure[mBar]: %.2f\r\nTemperature[degC]: %.2f\r\n", pressure_data, temperature_data );
    log_printf( &logger, "***********************************************************\r\n" );
    Delay_ms( 500 );
}

void main ( void ) 
{
    application_init( );

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

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

额外支持

资源

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