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30 分钟

使用 CCS811 和 STM32L073RZ 呼吸更轻松。

告别空气污染。

Air quality 3 Click with Nucleo-64 with STM32L073RZ MCU

已发布 6月 24, 2024

点击板

Air quality 3 Click

开发板

Nucleo-64 with STM32L073RZ MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32L073RZ

我们的尖端空气质量监测器在城市规划中至关重要,为城市官员提供了必要的数据,以制定优先考虑公民福祉的政策。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Air Quality 3 Click基于CCS811,这是一款来自ScioSense的用于监测室内空气质量(IAQ)的先进超低功耗数字气体传感器。该芯片由模拟部分和数字部分组成。模拟部分包括基于ScioSense独特微型热板技术的MOX气体传感器,该技术能够实现高可靠性、快速循环时间和低功耗。数字部分包括嵌入式微控制器(MCU)和模数转换器(ADC)。CCS811传感器芯片采用先进的算法计算原始传感器数据,并输出等效的CO2和TVOC值。它利用内部MCU来完成这一过程,减少了对主机MCU的负载。由于MOX传感器的特性,CCS811的灵敏度会随时间变化,特别是在早期使用阶段。在前48小时内,内部传感器电阻会发生最大的变化。因此,为了确保该传感器的正常运行,必须在其生命周期的不同阶段对其进行校准。

由于这一步骤对于获得准确的IAQ结果至关重要,强烈建议仔细研究CCS811的数据表。该Click板通过I2C总线与主机MCU通信。CCS811 IC的SCL和SDA引脚被引出到相应的mikroBUS™引脚,从而可以轻松安全地与开发系统连接。另一个引脚与I2C通信一起使用,它不是标准I2C总线的一部分:#WAKE引脚在进行通信之前必须设置为低逻辑电平。此引脚被引出到mikroBUS™的CS引脚。I2C总线线路配有上拉电阻,因此一旦Click板安装到mikroBUS™上,即可建立通信。I2C地址的最低有效位被引出到CCS811 IC的外部引脚,并且可以设置为高电平或低电平。这可以通过标记为ADDR的板载SMD跳线进行。当在同一I2C总线上使用多个设备时,这是有用的。#RESET引脚用于复位设备,必须将其拉低至少20μs。它由板载电

阻拉高至高逻辑电平,并通过电容器过滤,以防止设备的随机复位。CCS811传感器IC的#RESET引脚被引出到mikroBUS RST引脚。#INT引脚允许使用另一个强大的Air Quality 3 Click功能 - 可编程中断请求。当通过I2C准备好读取数据时,此引脚可以被拉低到低电平。还可以根据所设置的阈值和滞后值,在eCO2测量数据超过程序化阈值时驱动它。这对于制作早期CO2警报系统非常有用。通常情况下,中断可以避免MCU的常量轮询,从而节省资源和能源。CCS811传感器IC的#INT引脚被引出到mikroBUS INT引脚。这个Click板只能使用3.3V逻辑电压级别。在使用具有不同逻辑电压级别的MCU之前,必须对板进行适当的逻辑电压级别转换。此外,它配备了一个包含函数和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

Air quality 3 Click top side image
Air quality 3 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
Reset
PC12
RST
Wake up
PB12
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

Air quality 3 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
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 Air Quality 3 Click 驱动程序的 API。

关键函数:

  • airquality3_get_co2_and_tvoc - 获取 CO2 和 TVOC 数据。

  • airquality3_set_environment_data - 设置温度和湿度数据。

  • airquality3_set_measurement_mode - 设置传感器驱动模式和中断。

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 AirQuality3 Click example
 * 
 * # Description
 * The demo application shows air quality measurement.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Configuring clicks and log objects.
 * Settings the click in the default configuration.
 * Call the procedure the wakeup function of the chip.
 * 
 * ## Application Task  
 * Reads CO2 and TVOC value in the air and logs this data on the USBUART.
 * 
 * \author Katarina Perendic
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "airquality3.h"

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

static airquality3_t airquality3;
static log_t logger;

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    airquality3_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.

    airquality3_cfg_setup( &cfg );
    AIRQUALITY3_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    airquality3_init( &airquality3, &cfg );

    // Wake-up click procedure

    airquality3_set_power( &airquality3, AIRQUALITY3_POWER_STATE_ON );
    airquality3_hardware_reset( &airquality3 );
    airquality3_app_function( &airquality3, AIRQUALITY3_APP_START );

    airquality3_default_cfg( &airquality3 );

    Delay_ms( 500 );
    log_info( &logger, "---- Start measurement ----" );
}

void application_task ( void )
{
    airquality3_air_data_t air_data;

    //  Task implementation.

    airquality3_get_co2_and_tvoc ( &airquality3, &air_data );
    log_printf( &logger, "\r\n---- AirQuality data ----\r\n" );
    log_printf( &logger, ">> CO2 data is %d ppm.\r\n", air_data.co2 );
    log_printf( &logger, ">> TVOC data is %d ppb.\r\n", air_data.tvoc );

    Delay_1sec( );
}

void main ( void )
{
    application_init( );

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


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

额外支持

资源

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