从家庭到工作场所,我们的空气质量监测解决方案可以无缝集成到任何环境中,为更安全、更清洁的生活方式提供实时见解。
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硬件概览
它是如何工作的?
Air Quality 4 Click基于Sensirion的SGP30,这是用于室内应用的多像素气体传感器。该传感器是芯片上几个金属氧化物传感元件(像素)的系统,用于测量和处理空气中各种气体的读数,并以两种互补的空气质量读数形式输出它们 - 总挥发性有机化合物(TVOC)[ppb]和CO2等效信号[ppm]。传统的金属氧化物(MOX)传感器在硅氧烷暴露后会出现敏感性和响应性下降的问题。硅氧烷是空气中常见的化合物,对MOX传感器产生负面影响。为了克服这个问题,SGP30传感器使用先进的MOXSens®技术,对硅氧烷污染提供无与伦比的耐用性。这导致了前所未有的长期稳定性和准确性。SGP30使用动态基线补偿算法和校准参数来准确记录TVOC和CO2eq的特性。这些
补偿算法的基线值可以外部存储,并通过适当的I2C命令读回设备,并在断电或重新启动时使用。在I2C初始化命令后的前15秒内,传感器处于收集传感器测量和基线补偿数据的初始化阶段。当尝试测量命令时,它将返回400 ppm CO2eq和0 ppb TVOC的固定值。该设备还允许在补偿值和原始值上对空气湿度进行校正。然而,应该使用绝对湿度传感器来获得湿度读数。来自SHT Click或类似的湿度测量设备的读数可以用于此目的。适当的I2C命令将值存储在芯片内存中,并相应地执行校正。Air Quality 4 Click上的其他组件用于为SGP30传感器IC提供必要的电压级别。该传感器具有公共电压级别为1.8V,因此为了与3.3V和5V兼容的MCU进行正确通信,必须使用小型LDO电
压调节器,以及提供所需逻辑电压级别的电平转换器。小型500mA LDO电压调节器SPX3819M5为SGP30提供1.8V的电源。PCA9306双向I2C总线和SMBus电平转换器用于电平转换。该电平转换器IC允许将I2C信号电平转换为由VCC SEL板载SMD跳线选择的电压级别。这允许3.3V和5V兼容的MCU与Air Quality 4 Click进行接口连接。有关所有可用I2C命令的更详细信息,请参阅SGP30数据表。然而,所有执行空气质量读数和计算H2和乙醇浓度水平的函数和命令都包含在提供的Air Quality 4 Click库中。其中包括一个示例应用程序,可用作自定义应用程序设计的参考。
功能概述
开发板
Nucleo-64 搭载 STM32G071RB 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。
微控制器概述
MCU卡片 / MCU

建筑
ARM Cortex-M0
MCU 内存 (KB)
128
硅供应商
STMicroelectronics
引脚数
64
RAM (字节)
36864
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™。
使用的MCU引脚
mikroBUS™映射器
“仔细看看!”
Click board™ 原理图

一步一步来
项目组装
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
这个库包含Air Quality 4 Click驱动程序的API。
关键函数:
air_quality4_soft_reset
- 调用通用复位功能,重置芯片上的所有状态。air_quality4_get_co2_and_tvoc
- 写入 2 字节 CO2 数据和 2 字节 TVOC 数据,不包含 CRC 数据。air_quality4_get_h2_and_ehtoh
- 写入 2 字节 H2 数据和 2 字节 EthOH 数据,不包含 CRC 数据。
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 AirQuality4 Click example
*
* # Description
* This application measures the amount of substances in air and air quality and logs the results.
*
* The demo application is composed of two sections :
*
* ## Application Init
* nitializes click driver and gets ID data.
*
* ## Application Task
* Performs measurements of air concentracion for H2, EthOH, CO2 and TVOC data.
* Results of measurement shows on USBUART.
*
* \author MikroE Team
*
*/
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES
#include "board.h"
#include "log.h"
#include "airquality4.h"
// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES
static airquality4_t airquality4;
static log_t logger;
static uint8_t buffer_data[ 6 ];
static uint16_t data_buffer[ 2 ];
// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS
void application_init ( void )
{
log_cfg_t log_cfg;
airquality4_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.
airquality4_cfg_setup( &cfg );
AIRQUALITY4_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
airquality4_init( &airquality4, &cfg );
airquality4_default_cfg( &airquality4 );
}
void application_task ( void )
{
air_quality4_get_h2_and_ethon( &airquality4, data_buffer);
log_printf( &logger, "H2 value is: %u\n", data_buffer[ 0 ] );
log_printf( &logger, "EthOH value is: %u\n", data_buffer[ 1 ] );
air_quality4_set_baseline( &airquality4 );
air_quality4_get_co2_and_tvoc( &airquality4, &data_buffer[ 0 ] );
log_printf( &logger, "CO2 value is: %u\n", data_buffer[ 0 ] );
log_printf( &logger, "TVOC value is: %u\n\n", data_buffer[ 1 ] );
Delay_ms( 1000 );
}
void main ( void )
{
application_init( );
for ( ; ; )
{
application_task( );
}
}
// ------------------------------------------------------------------------ END
额外支持
资源
类别:气体