中级
30 分钟

使用APM-16D24-310-DF8/TR8和STM32F446RE测量环境光强度

更好的光线,更好的视野

Ambient 19 Click with Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

Ambient 19 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F446RE

将环境光转换为最准确的勒克斯值。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Ambient 19 Click基于Everlight Electronics的APM-16D24-310-DF8/TR8,这是一款数字I2C接口传感器,集成了环境光传感器(ALS)、接近传感器(PS)和红外LED(IR LED)。ALS可以感知与人眼响应匹配的环境光强度,并使设备能够实现显示调暗或照明亮度控制功能,有助于降低功耗。此外,接近传感器使用红外LED反射功能来检测物体的“远近”,触发设备的开关或其他特定功能。APM-16D24-310-DF8/TR8内置了三个光电二极管,其中每个光电二极管响应不同的光谱。这个功能可以区分不同的光源,并根据不同的光源推导出不同的光照度转换公式。此外,环境光传感器具有灵活广

泛的工作范围,最大分辨率为0.0023勒克斯/计数,全范围可检测的照度为57880勒克斯。集成的接近功能具有可调的红外脉冲数,从1到256,并具有灵活的红外LED驱动电流,以满足不同的应用要求。集成的滤波器还可以减少不需要的红外信号和环境噪音。APM-16D24-310-DF8/TR8不需要特定的上电顺序,但需要1.8V的电压来正确工作其接口和逻辑部分。因此,使用了一个小型的调节LDO,MAX8511,从5V或3.3V的mikroBUS™电源轨提供1.8V。Ambient 19 Click通过最大时钟频率为400kHz的标准I2C 2-Wire接口与MCU通信,可以通过软件寄存器进行完全可调。由于传感器的操作需

要3.3V的电源,因此这个Click board™还具有PCA9306和SN74LVC1T45电压级转换器。I2C接口总线被路由到电压级转换器,允许这个Click board™正常工作于3.3V和5V的MCU。它还具有另一个中断信号,路由到mikroBUS™插座上的INT引脚,指示特定的中断事件发生,比如检测到光强度的显著变化。这个Click board™可以通过VCC SEL跳线选择3.3V或5V逻辑电压电平来工作。这样,既能够使用3.3V又能够使用5V的MCU都能够正常使用通信线路。然而,这个Click board™配备了一个包含易于使用的功能和示例代码的库,可以用作进一步开发的参考。

Ambient 19 Click top side image
Ambient 19 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
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Ambient 19 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 STM32F446RE 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

该库包含 Ambient 19 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • ambient19_measure_light_level - 此函数从两个通道读取原始ALS数据,然后根据这些读数测量光照水平的勒克斯值。

  • ambient19_read_raw_proximity - 此函数读取接近传感器的原始PS和IR数据。

  • ambient19_clear_interrupts - 此函数通过清除INT_FLAG寄存器来清除所有中断。

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 main.c
 * @brief Ambient19 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of Ambient 19 click board by measuring 
 * the ambient light level in Lux.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and performs the click default configuration.
 *
 * ## Application Task
 * Waits for the data ready interrupt, then reads the ambient light level in Lux as well as 
 * the raw proximity data of PS and IR leds and displays the results on the USB UART. 
 * By default, the data ready interrupt triggers upon every ADC cycle which will be 
 * performed every 500ms approximately.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "ambient19.h"

static ambient19_t ambient19;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    ambient19_cfg_t ambient19_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 );
    log_info( &logger, " Application Init " );

    // Click initialization.
    ambient19_cfg_setup( &ambient19_cfg );
    AMBIENT19_MAP_MIKROBUS( ambient19_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == ambient19_init( &ambient19, &ambient19_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( AMBIENT19_ERROR == ambient19_default_cfg ( &ambient19 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    if ( !ambient19_get_int_pin ( &ambient19 ) )
    {
        uint16_t lux, ps_data, ir_data;
        if ( AMBIENT19_OK == ambient19_measure_light_level ( &ambient19, &lux ) )
        {
            log_printf ( &logger, "\r\n Ambient light level [Lux]: %u\r\n", lux );
        }
        if ( AMBIENT19_OK == ambient19_read_raw_proximity ( &ambient19, &ps_data, &ir_data ) )
        {
            log_printf ( &logger, " PS data: %u\r\n", ps_data );
            log_printf ( &logger, " IR data: %u\r\n", ir_data );
        }
        ambient19_clear_interrupts ( &ambient19 );
    }
}

void main ( void ) 
{
    application_init( );

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

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

额外支持

资源

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