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30 分钟

使用APDS-9151和STM32F446RE简化颜色管理和决策

色彩分析的未来已经到来

Color 14 Click with Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

Color 14 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F446RE

通过精确的颜色感知和分析,提升您对周围世界的感知能力。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Color 14 Click基于Broadcom Limited的APDS-9151,这是一款数字I2C兼容接口环境光传感器(ALS)、RGB和红外LED的接近度传感器。它使用四个通道(红、绿、蓝和红外)以特别设计的矩阵排列方式,实现了最佳的角度响应和准确的RGB光谱响应,在各种光源下具有高lx精度。适用于在设备覆盖窗口的小孔径下使用,提供了多种照明条件下的最佳视野。接近度检测功能在明亮的阳光到黑暗的房间中均能正常运行。接近度分辨率可以从8位到11位不等,测量速率从6.25ms到400ms不等。为了抵消来自覆盖玻璃的不必要的反射光,接近度检测(PS)智能抵消电平寄

存器允许在芯片上减去由于PS ADC输出中的不必要反射光引起的ADC计数。PS和ALS功能相互独立,提供了最大的应用灵活性。APDS-9151具有宽动态范围,可在八个不同步骤中进行可编程电流和LED调制频率的设置,LED调制频率可在五个步骤中从60kHz设置到100kHz。在模块内添加微型光学透镜可实现红外能量的高效传输和接收,从而降低整体功耗。此外,该设备可以进入低功耗待机模式,提供低平均功耗。Color 14 Click使用标准的I2C 2-Wire接口与MCU通信,在标准模式下的频率为100kHz,在快速模式下可高达400kHz。由于传感器仅提供3.3V逻辑电压

级别,Color 14 Click还配有PCA9306和SN74LVC1T45电压级转换器,使该Click board™能够与3.3V和5V的MCU进行接口连接。它还生成灵活的环境和接近度可编程中断信号,路由到mikroBUS™插座的INT引脚,如果超过上限或下限阈值,则触发中断。还可以在特定中断事件发生后关闭两个传感器。此Click board™可以通过VIO SEL跳线选择3.3V或5V逻辑电压级别运行。这样,既可以使用3.3V又可以使用5V的MCU可以正确使用通信线路。此外,此Click board™配备了一个包含易于使用的函数和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

Color 14 Click top side image
Color 14 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

Color 14 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
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

软件支持

库描述

该库包含 Color 14 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • color14_get_rgb_ir - 从设备读取颜色数据。

  • color14_get_als - 从设备读取光强数据。

  • color14_get_proximity - 从设备读取接近度数据。

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 main.c
 * @brief Color14 Click example
 *
 * # Description
 * This application showcases ability of Click board to read RGB and IR data
 * from device. Also it can be configured to read proximity data and
 * ALS data in lux units.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initialization of host communication modules (UART, I2C) and additonal pin.
 * Read and check device ID, selects example and configures device for it.
 *
 * ## Application Task
 * Depending of selected example in task proximity and als data will be read from
 * device, or it will show ADC value for red, green, blue and ir data from device.
 * 
 * ### Additioal function
 * static void color13_proximity_als_example ( void );
 * static void color13_rgb_example ( void );
 *
 * @author Luka Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "color14.h"

#define COLOR14_EXAMPLE_PS_LS   3
#define COLOR14_EXAMPLE_RGB     6

static color14_t color14;
static log_t logger;

static uint8_t example_type;

/**
 * @brief Proximity and Als data reading.
 * @details Example function for reading proximity and als data.
 * @return Nothing
 */
static void color14_proximity_als_example ( void );

/**
 * @brief RGB data reading.
 * @details Example function for reading rgb and ir data.
 * @return Nothing
 */
static void color14_rgb_example ( void );

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    color14_cfg_t color14_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.
    color14_cfg_setup( &color14_cfg );
    COLOR14_MAP_MIKROBUS( color14_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag = color14_init( &color14, &color14_cfg );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == init_flag ) 
    {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }

    uint8_t temp_data = 0;
    init_flag = color14_generic_read( &color14, COLOR14_REG_PART_ID, &temp_data, 1 );
    log_printf( &logger, " > ID: 0x%.2X\r\n", ( uint16_t )temp_data );
    
    if ( ( COLOR14_OK != init_flag ) && ( COLOR14_ID != temp_data ) )
    {
        log_error( &logger, " ID" );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }
    
    //Select example
    example_type = COLOR14_EXAMPLE_RGB;
    color14_generic_write( &color14, COLOR14_REG_MAIN_CTRL, &example_type, 1 );
    
    if ( COLOR14_EXAMPLE_PS_LS == example_type )
    {
        //Configure proximity data to 11 bit
        color14_generic_read( &color14, COLOR14_REG_PS_MEASRATE, &temp_data, 1 );
        temp_data |= 0x18;
        color14_generic_write( &color14, COLOR14_REG_PS_MEASRATE, &temp_data, 1 );
    }
    
    Delay_ms ( 1000 );
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    switch ( example_type )
    {
        case COLOR14_EXAMPLE_PS_LS:
        {
            color14_proximity_als_example( );
            break;
        }
        case COLOR14_EXAMPLE_RGB:
        {
            color14_rgb_example( );
            break;
        }
        default:
        {
            log_error( &logger, " Select example!" );
            break;
        }
    }
    Delay_ms ( 500 );
}

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;
}

static void color14_proximity_als_example ( void )
{
    //Proximity data
    uint16_t ps_data = 0;
    err_t error_flag = color14_get_proximity( &color14, &ps_data );
    log_printf( &logger, " > PS: %u\r\n", ps_data );
    if ( COLOR14_ERROR_OVF == error_flag )
    {
        log_error( &logger, " Overflow" );
    }
    //ALS data
    float lux = 0;
    color14_get_als( &color14, &lux );
    log_printf( &logger, " > LS[ lux ]: %.2f\r\n", lux );
    log_printf( &logger, "**********************************\r\n" );
}

static void color14_rgb_example ( void )
{
    color14_color_t color_data;

    color14_get_rgb_ir( &color14, &color_data );
    
    log_printf( &logger, " > R: %u\r\n", color_data.red );
    log_printf( &logger, " > G: %u\r\n", color_data.green );
    log_printf( &logger, " > B: %u\r\n", color_data.blue );
    log_printf( &logger, " > IR: %u\r\n", color_data.ir );
    log_printf( &logger, "**********************************\r\n" );
}

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

额外支持

资源

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