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30 分钟

使用BH1749NUC和STM32G071RB在各种应用中提供精确的颜色检测能力

踏上颜色传感完美之旅!

Color 8 click with Nucleo 64 with STM32G071RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

Color 8 click

开发板

Nucleo 64 with STM32G071RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G071RB

使用我们的先进感知解决方案,解锁世界各种色彩可能性,该解决方案专为解决色彩表示的复杂性而设计,确保您的项目中色彩一致且鲜艳的结果。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Color 8 Click基于ROHM Semiconductor生产的BH1749NUC集成色彩传感器芯片。这款高级的四通道颜色感知设备包含一个IRCUT滤波器,用于阻挡红外光谱中的一部分光线,该光线可能会干扰用于感知光的三个独立光电二极管的读数,这些二极管用于感知光的红、绿和蓝色成分。然而,它还具有一个额外的红外光感应元件,用于检测红外范围内的强度。红外测量值可以用作准确计算颜色的补偿参数。颜色强度感测大致匹配于人眼的敏感性,因此在500nm至600nm范围内,传感器最为敏感。BH1749NUC的数据手册提供了一个波长图表,因此可以根据传感器在光波长上的可变敏感性进行准确的颜色计算。有三个独立的A/D转换器,用于以16位分辨率数字化颜色强度。其中一个转换器,通常用于蓝光,内部与红外光二极

管多路复用。可编程传输导通增益放大器(TIA)可用于RGB和IR通道,允许信号在1x到32x范围内的放大。当使用最高增益比时,结合最长的测量时间,最高可达240ms,可以实现每计数0.0125 lx的非常高分辨率。颜色和IR转换结果以MSB/LSB格式在输出寄存器中可用。Color 8 Click通过I2C接口与主机MCU通信,其引脚被路由到mikroBUS™的相应SCL和SDA引脚上。可以在两个可能的值之间选择I2C地址:从器件I2C地址取决于ADDR引脚的状态:如果引脚处于低电平(0),则7位I2C从器件地址为0x38。如果引脚处于高电平(1),则I2C地址为0x39。可以通过将标记为ADDR SEL的SMD跳线切换到适当位置来选择I2C从器件地址:左位置为逻辑0,右位置为逻辑1。强大的中断引擎允许编写更优化的控制器

(MCU)固件。中断引擎允许定义16位值作为上下阈值级别,以及事件发生之前的持续时间间隔,然后触发中断,等等。此外,用户有可能选择哪个通道包含在中断事件检测中(R、G或B通道)。BH1749NUC需要非常少的外部元件。仅需要I2C总线和INT引脚的上拉电阻,INT引脚是一个开漏中断线。这为另外一个IC留出了空间。PCA9306是来自德州仪器的双向I2C电平转换器,由于其可靠性和简单性,在许多Click board™设计中经常使用。它可以转换I2C和INT线的电压电平,从而使通信与使用3.3V和5V作为通信电压电平的MCU进行通信成为可能。通过移动标记为VCC SEL的SMD跳线,可以更改PCA 9306的参考电压,从而有效地改变通信线的电压电平。

Color 8 Click top side image
Color 8 Click bottom side image

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。

Nucleo 64 with STM32G071RB MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

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™。

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 8 click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Nucleo-64 front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 64 with STM32G071RB MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-64 front image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32F401RE MCU front image hardware assembly
EEPROM 13 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Nucleo-64 with STM32XXX MCU 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

这个库包含 Color 8 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • color8_read_data - 该函数从寄存器中读取数据

  • color8_get_color_value - 该函数读取3个颜色滤波器和清晰滤波器,并将结果颜色从RGB转换为HSL

  • color8_get_color - 该函数检测颜色。

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 Color8 Click example
 * 
 * # Description
 * This demo app reads RED, GREEEN, BLUE, IR data and return detect color.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initialization device device configuration for start measurement.
 * 
 * ## Application Task  
 * Reads RED, GREEEN, BLUE and IR data. 
 * Converts data to HSL value and return detect color.
 * For a successful color test, place a click near the color of the monitor and detect the color on the screen.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "color8.h"

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

static color8_t color8;
static log_t logger;

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    color8_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.

    color8_cfg_setup( &cfg );
    COLOR8_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    color8_init( &color8, &cfg );

    color8_write_byte( &color8, COLOR8_REG_SYSTEM_CONTROL, COLOR8_SS_SW_RESET_IS_DONE | COLOR8_SS_INT_PIN_IS_ACTIVE );
    color8_write_byte( &color8, COLOR8_REG_MODE_CONTROL_1, COLOR8_MC1_IR_DATA_GAIN_X1 |
                                                       COLOR8_MC1_RGB_DATA_GAIN_X1 |
                                                       COLOR8_MC1_MEASURE_MODE_35ms );
     
    color8_write_byte( &color8, COLOR8_REG_MODE_CONTROL_2, COLOR8_MC2_MEASUREMENT_IS_ACTIVE );
    log_printf( &logger, "---- Start measurement ----\r\n");
}

void application_task ( void )
{
    uint16_t red_data;
    uint16_t green_data;
    uint16_t blue_data;
    uint16_t ir_data;
    uint8_t is_color;
    float color_value;
    
    red_data = color8_read_data( &color8, COLOR8_REG_RED_DATA );
    log_printf( &logger, " RED data : %d \r\n", red_data );

    green_data = color8_read_data( &color8, COLOR8_REG_GREEN_DATA );
    log_printf( &logger, " GREEN data : %d \r\n", green_data );

    blue_data = color8_read_data( &color8, COLOR8_REG_BLUE_DATA );
    log_printf( &logger, " BLUE data : %d \r\n", blue_data );

    ir_data = color8_read_data( &color8, COLOR8_REG_IR_DATA );
    log_printf( &logger, " IR data : %d \r\n", ir_data );

    color_value = color8_get_color_value( &color8 );
    log_printf( &logger, " HSL color value : %f \r\n", color_value );

    is_color = color8_get_color( &color8, color_value );
    
    switch( is_color )
    {
        case 1:
        {
            log_printf( &logger, "--- Color: ORANGE \r\n" );
            break;
        }
        case 2:
        {
            log_printf( &logger, "--- Color: RED \r\n" );
            break;
        }
        case 3:
        {
            log_printf( &logger, "--- Color: PINK \r\n" );
            break;
        }
        case 4:
        {
            log_printf( &logger, "--- Color: PURPLE \r\n" );
            break;
        }
        case 5:
        {
            log_printf( &logger, "--- Color: BLUE \r\n" );
            break;
        }
        case 6:
        {
            log_printf( &logger, "--- Color: CYAN \r\n" );
            break;
        }
        case 7:
        {
            log_printf( &logger, "--- Color: GREEN \r\n" );
            break;
        }
        case 8:
        {
            log_printf( &logger, "--- Color: YELLOW \r\n" );
            break;
        }
        default:
        {
            break;
        }
    }
    Delay_ms( 1000 );
}

void main ( void )
{
    application_init( );

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

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

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