初学者
10 分钟

使用MPL3115A2和STM32F410RB攀登新高度

测量相对于海平面或地面的高度

Altitude Click with Nucleo 64 with STM32F410RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

Altitude Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F410RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F410RB

提供对象或位置的当前海拔或高度的准确测量,具有高分辨率和高可靠性。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Altitude Click 基于 NXP Semiconductors 的 MPL3115A2,这是一款低功耗、高精度的数字输出高度计、气压计和温度计。MPL3115A2 的输出通过高分辨率的 24 位 ADC 数字化,提供 20 位的压力/高度和 12 位的温度数据,海拔分辨率为 30cm。压力输出可以解析为帕斯卡的小数部分,高度可以解析为米的小数部分。压力和温度信号的高稳定性使其适用于各种应用中的精确高度测量。MPL3115A2 包含自动内部数据处理,具备数据采集和补偿功能,这消除了主 MCU 执行补偿任务的需要,并配有一个 32 样本的 

FIFO 缓冲区,以最小化收集多个数据样本的开销。提供多种用户可编程的节能和中断模式,包括编程的采集周期计时和仅轮询模式。它还可以在编程的时间间隔自动收集数据,并根据数据采集速率(1秒至9小时)存储长达12天的数据。此 Click board™ 通过标准的 I2C 两线接口与 MCU 通信,最大时钟频率为 400kHz。MPL3115A2 还具有两个独立编程的中断信号 IT1 和 IT2,通过 I2C 接口(函数、阈值和中断引脚的时序)由用户完全编程,连接到 mikroBUS™ 插 座的 INT 和 CS 引脚。这些可以设置为在有新的压力/

高度和温度数据集可用时生成中断信号,简化主 MCU 的数据采集。它还可以配置为在满足用户编程的一组条件时生成中断,例如当准备好一个新的数据采集时、当内部 FIFO 中存储了所需数量的样本时,或者当检测到压力/高度或温度变化时。此 Click board™ 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,必须执行适当的逻辑电压水平转换。然而,这款 Click board™ 配备了一个包含功能和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

Altitude Click hardware overview 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
Interrupt 2
PB12
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
Interrupt 1
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

Altitude 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
Board mapper by product8 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 Altitude Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • altitude_generic_single_write - 通用单次写入函数。

  • altitude_generic_multiple_read - 通用多次读取函数。

  • altitude_get_altitude - 获取海拔高度的函数。

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 Altitude Click example
 *
 * # Description
 * This is a example which demonstrates the use of Altitude Click board.
 * This demo example offers the altitude [m], pressure [mbar] and temperature
 * [deg C] measurements from sensor.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes I2C driver and all used pins, performs a default configuration
 * for Altitude Click board and initializes the uart console for results
 * logging.
 *
 * ## Application Task
 * Shows two different uses of sensor, altimeter and barometer mode.
 * Reads the altitude, pressure and temperature results in standard units and
 * sends this results to the console.
 *
 * \author Nemanja Medakovic
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "altitude.h"


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

static altitude_t altitude;
static log_t console;

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

void application_init( void )
{
    altitude_cfg_t altitude_cfg;
    log_cfg_t log_cfg;

    //  Click initialization.
    altitude_cfg_setup( &altitude_cfg );
    ALTITUDE_MAP_MIKROBUS( altitude_cfg, MIKROBUS_1 );
    altitude_init( &altitude, &altitude_cfg );
    altitude_default_cfg( &altitude );

    /** 
     * 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( &console, &log_cfg );
    log_printf( &console, "***  Altitude initialization done  ***\r\n" );
    log_printf( &console, "**************************************\r\n" );
}

void application_task( void )
{
    float altitude_result;
    float pressure_result;
    float temperature_result;

    //  Altimeter sensor mode for altitude data reading.
    altitude_set_sensor_mode( &altitude, ALTITUDE_SENSMOD_ALTIMETER );
    Delay_ms ( 100 );

    while ( 0 == altitude_get_drdy_status( &altitude, ALTITUDE_STATUS_FLAG_PDR ) );

    altitude_result = altitude_get_altitude( &altitude );

    //  Barometer sensor mode for pressure data reading.
    altitude_set_sensor_mode( &altitude, ALTITUDE_SENSMOD_BAROMETER );
    Delay_ms ( 100 );

    while ( 0 == altitude_get_drdy_status( &altitude, ALTITUDE_STATUS_FLAG_PDR ) );

    pressure_result = altitude_get_pressure( &altitude );
    temperature_result = altitude_get_temperature( &altitude );

    log_printf( &console, "** Altitude is %.2f m\r\n", altitude_result );
    log_printf( &console, "** Pressure is %.2f mbar\r\n", pressure_result );
    log_printf( &console, "** Temperature is %.2f Celsius\r\n", temperature_result );
    log_printf( &console, "**************************************\r\n" );
}

int main ( void ) 
{
    /* Do not remove this line or clock might not be set correctly. */
    #ifdef PREINIT_SUPPORTED
    preinit();
    #endif
    
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}

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

额外支持

资源

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