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30 分钟

使用APDS-9250和STM32L073RZ自信地导航色谱

一种传感解决方案,感知色彩世界

Color 9 Click with Nucleo-64 with STM32L073RZ MCU

已发布 6月 24, 2024

点击板

Color 9 Click

开发板

Nucleo-64 with STM32L073RZ MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32L073RZ

有了我们的颜色感应解决方案,您可以自信地应对颜色匹配、印刷和纺织生产等应用,这些应用中精确的颜色检测是成功的关键。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Color 9 Click 基于 APDS-9250,这是一款来自 Broadcom 的集成颜色传感器 IC。 这种高度先进的四通道颜色传感设备结合了 IR 阻挡滤波器,用于阻挡 IR 光谱中的部分光线,这可能会干扰用于感应光线红色、绿色和蓝色成分的三个独立光电二极管的读数。 然而,它还具有一个额外的 IR 光电传感元件,用于检测 IR 范围内的强度。 IR 测量值可用作准确颜色计算的补偿参数。 颜色强度感应大致与人眼的敏感度相匹配,因此传感器在 500nm 到 600nm 之间的范围内最为敏感。 APDS-9250 的数据表提供了一个波长强度图,因此可以根据传感器在光波长上的可变敏感度进行准确的颜色计

算。 有四个独立的 A/D 转换器用于将颜色强度数字化,分辨率为 18 位。 颜色和 IR 转换结果以 MSB/LSB 格式在输出寄存器中可用。 Color 9 click 通过 I2C 接口与主 MCU 通信,其引脚连接到 mikroBUS™ 的相应 SCL 和 SDA 引脚。 强大的中断引擎允许编写更优化的控制器 (MCU) 固件。 中断引擎允许定义上限和下限水平的 16 位值,以及在触发中断之前事件发生的持久性间隔等。此外,用户还可以选择在中断事件检测中包含哪个通道。 APDS-9250 需要非常少量的外部组件。 它只需要 I2C 总线线路和 INT 引脚的上拉电阻,INT 引脚是一个开漏中断线。 为了获得最佳性

能和最准确的测量,电路板表面,尤其是传感器 IC 本身,应始终保持清洁且无划痕,因为污垢和湿气会在光通过滤光片时受到影响。 此外,制造商建议入射角保持小于 10°,因为传感器 IC 的孔径角(光束宽度)接近 90°。 如果入射角大于建议值,则可能会发生滤波器偏移,从而引起失真并影响测量结果。 该传感器的光谱滤波器专门用于宽带光源,不应使用该传感器测量窄带光源。 此 Click board™ 只能在 3.3V 逻辑电平下运行。 在使用具有不同逻辑电平的 MCU 之前,电路板必须进行适当的逻辑电压电平转换。 此外,它配备了包含函数和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

Color 9 Click top side image
Color 9 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
Interrupt
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

Color 9 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
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 这个库包含了Color 9 Click 驱动程序的 API。

关键函数:

  • color9_get_green - 此功能获取绿色测量读数。

  • color9_get_blue - 此功能获取蓝色测量读数。

  • color9_get_red - 此功能获取红色测量读数。

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 
 * \brief Color9 Click example
 * 
 * # Description
 * This application collects data from the sensor and logs green, blue and red 
 * measurement readings.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initialize the driver and test if the sensor is
 * present. If the ID read from the sensor is correct
 * execute the initialization procedure.
 * 
 * ## Application Task  
 * Wait for the color data to be available then read the data
 * and send it to the serial port.
 * 
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "color9.h"

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

static color9_t color9;
static log_t logger;

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    color9_cfg_t cfg;

    uint8_t id;
    
    /** 
     * 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.

    color9_cfg_setup( &cfg );
    COLOR9_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    color9_init( &color9, &cfg );

    id = color9_read( &color9, COLOR9_PART_ID );

    if ( id == 0xB2 )
    {
        log_printf( &logger, "Register id 0x%x\r\n", id );
        color9_meas_rate( &color9, COLOR9_LS_MEAS_BITWIDTH_13, COLOR9_LS_MEAS_RATE_1000ms );
        color9_reg_ctrl( &color9, COLOR9_MAIN_CTRL_CS_MODE | COLOR9_MAIN_CTRL_LS_EN );
    }
    else
    {
        log_printf( &logger, "Error\r\n" );
        while ( 1 );
    }
}

void application_task ( void )
{
    uint8_t conv_complete;
    uint32_t measurement_data;

    conv_complete = color9_get_status_reg( &color9 );

    if ( conv_complete & 0x08 )
    {
        conv_complete = 0;
        measurement_data = color9_get_Ir( &color9 );
        log_printf( &logger, "Ir: %d\r\n", measurement_data );

        measurement_data = color9_get_green( &color9 );
        log_printf(&logger, "Green: %d\r\n", measurement_data);

        measurement_data = color9_get_blue( &color9 );
        log_printf(&logger, "Blue: %d\r\n", measurement_data);

        measurement_data = color9_get_red( &color9 );
        log_printf(&logger, "Red: %d\r\n", measurement_data);
    }
}

void main ( void )
{
    application_init( );

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


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

额外支持

资源

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