中级
30 分钟

使用VEML6040和STM32L073RZ精确检测和分析颜色

色彩卓越,触手可及

Color 4 Click with Nucleo-64 with STM32L073RZ MCU

已发布 6月 24, 2024

点击板

Color 4 Click

开发板

Nucleo-64 with STM32L073RZ MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32L073RZ

提高与颜色相关任务的效率和准确性,从设计和制造到诊断及其他领域。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Color 4 Click 基于 Vishay Semiconductors 的 VEML6040,这是一款先进的 RGB/环境光传感器,可提供快速且准确的光谱测量。它采用 Filtron™ 技术,实现了最接近人眼反应的环境光光谱敏感性。VEML6040 能够感应红色、绿色、蓝色和白色光,并使用 CMOS 信号调节电路处理这些信号。该数字 RGBW 信息可用于反馈控制系统等,用于监控和主动控制光源。该 Click board™ 能在多种照明条件下以及通过不同的减光材料(包括深色玻璃)

检测光强度。VEML6040 提供可选择的测量范围,从 515.4lx 到 16.496lx,最高灵敏度为 0.007865lx/步。它对红、绿、蓝光的峰值灵敏度分别为 645nm、575nm 和 460nm。此外,它还提供出色的温度补偿,在温度变化时保持输出稳定。Color 4 Click 使用标准 I2C 2 线接口与 MCU 通信,以读取数据和配置设置,支持时钟频率为 100kHz 的标准模式操作和高达 400kHz 的快速模式。VEML6040 包含一个配置寄存器 (00h) 用于操作控制和参数设置。其

测量结果存储在四个独立的寄存器中,分别用于红、绿、蓝和白,地址从 08h 到 0Bh,每个寄存器宽度为 16 位。该 Click board™ 只能在 3.3V 逻辑电压水平下运行。在使用具有不同逻辑电平的 MCU 之前,必须进行适当的逻辑电压电平转换。此外,它还配备了包含功能和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

Color 4 Click top side image
Color 4 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
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
NC
NC
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

Color 4 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
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 4 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • color4_set_config - Color 4 设置配置功能

  • color4_get_color_data - Color 4 获取颜色数据功能

  • color4_get_ambient_light - Color 4 获取环境光水平功能

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 Color 4 Click example
 *
 * # Description
 * This library contains API for the Color 4 Click driver.
 * This driver provides the functions for the sensor configuration
 * and for reading RGBW and ambient light data from the device.
 * This example displays RGBW data, Ambient light level, CCT data 
 * and the light color names.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initialization of I2C module and log UART.
 * After driver initialization, default settings turn on the device.
 *
 * ## Application Task
 * This example demonstrates the use of the Color 4 Click board™.
 * Reads and displays the results of the RGBW, Ambient light level, 
 * calculate the correlated color temperature. 
 * This example also detects and displays the light color names.
 * Results are being sent to the UART Terminal, where you can track their changes.
 *
 * @note
 * Color detection is obtained based on the analysis 
 * of calculate the correlated color temperature (CCT) data
 * and the CIE 1931 chromaticity diagram.
 * For more details please refer to the “Designing the VEML6040 into an Application” 
 * application note (www.vishay.com/doc?84331).
 *
 * @author Nenad Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "color4.h"

#define COLOR4_LIM_WHITE_COLOR        17000
#define COLOR4_LIM_DARK_LUX           15.0
#define COLOR4_CCT_LIM_BLUE_COLOR     9000
#define COLOR4_CCT_LIM_PURPLE_COLOR   7500
#define COLOR4_CCT_LIM_GREEN_COLOR    6000
#define COLOR4_CCT_LIM_YELLOW_COLOR   3500
#define COLOR4_CCT_LIM_ORANGE_COLOR   2200
#define COLOR4_CCT_LIM_PINK_COLOR     1900
#define COLOR4_CCT_LIM_RED_COLOR      700

static color4_t color4;
static log_t logger;
static uint16_t red_data, green_data, blue_data, white_data;
static float ambient_light, cct;

void display_color ( void )
{
    if ( ambient_light < COLOR4_LIM_DARK_LUX )
    {
        log_printf( &logger, " Color DARK\r\n", cct );
    }
    else if ( white_data > COLOR4_LIM_WHITE_COLOR )
    {
        log_printf( &logger, " Color WHITE\r\n", cct );   
    }
    else if ( cct > COLOR4_CCT_LIM_BLUE_COLOR  )
    {
        log_printf( &logger, " Color BLUE\r\n", cct );
    }
    else if ( cct > COLOR4_CCT_LIM_PURPLE_COLOR )
    {
        log_printf( &logger, " Color PURPLE\r\n", cct );
    }
    else if ( cct > COLOR4_CCT_LIM_GREEN_COLOR )
    {
        log_printf( &logger, " Color GREEN\r\n", cct );
    }
    else if ( cct > COLOR4_CCT_LIM_YELLOW_COLOR )
    {
        log_printf( &logger, " Color YELLOW\r\n", cct );
    }
    else if ( cct > COLOR4_CCT_LIM_ORANGE_COLOR )
    {
        log_printf( &logger, " Color ORANGE\r\n", cct );
    }
    else if ( cct > COLOR4_CCT_LIM_PINK_COLOR )
    {
        log_printf( &logger, " Color PINK\r\n", cct );
    }
    else if ( cct > COLOR4_CCT_LIM_RED_COLOR )
    {
        log_printf( &logger, " Color RED\r\n", cct );
    }
    else
    {
        log_printf( &logger, " Color BLUE\r\n", cct );
    }
}

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    color4_cfg_t color4_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.
    color4_cfg_setup( &color4_cfg );
    COLOR4_MAP_MIKROBUS( color4_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == color4_init( &color4, &color4_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }

    if ( COLOR4_ERROR == color4_default_cfg ( &color4 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }

    log_info( &logger, " Application Task " );
    log_printf( &logger, " ----------------------\r\n" );
    Delay_ms ( 100 );
}

void application_task ( void ) 
{
    if ( COLOR4_OK == color4_get_color_data( &color4, COLOR4_RED, &red_data ) )
    {
        log_printf( &logger, " Red: %u\r\n", red_data );
    }

    if ( COLOR4_OK == color4_get_color_data( &color4, COLOR4_GREEN, &green_data ) )
    {
        log_printf( &logger, " Green: %u\r\n", green_data );
    }

    if ( COLOR4_OK == color4_get_color_data( &color4, COLOR4_BLUE, &blue_data ) )
    {
        log_printf( &logger, " Blue: %u\r\n", blue_data );
    }

    if ( COLOR4_OK == color4_get_color_data( &color4, COLOR4_WHITE, &white_data ) )
    {
        log_printf( &logger, " White: %u\r\n", white_data );
    }
    log_printf( &logger, " - - - - - - -  - - - - \r\n" );

    if ( COLOR4_OK == color4_get_ambient_light( &color4, &ambient_light ) )
    {
        log_printf( &logger, " ALS lux level: %.2f\r\n", ambient_light );
    }

    if ( COLOR4_OK == color4_get_cct( &color4, &cct ) )
    {
        log_printf( &logger, " CCT: %.2f\r\n", cct );
    }
    log_printf( &logger, " - - - - - - -  - - - - \r\n" );

    display_color( );
    log_printf( &logger, " ----------------------\r\n" );
    Delay_ms ( 1000 );
}

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

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