中级
20 分钟

使用DA7280和STM32F103RB为各种电子应用提供精确的触觉反馈

能够操作线性谐振执行器(LRA)和偏心旋转质量(ERM)执行器

Haptic 4 Click with Nucleo 64 with STM32F103RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

Haptic 4 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F103RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F103RB

具有多种输入触发、集成波形存储和宽带支持的 LRA/ERM 触觉驱动器。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Haptic 4 Click 基于 Renesas 的 DA7280,这是一款设计用于驱动线性谐振致动器 (LRA) 和偏心旋转质量 (ERM) 致动器的触觉驱动器。DA7280 的显著特点是其自动闭环 LRA 谐振频率跟踪功能,确保在各种条件下(包括生产公差和机械耦合效应)的一致性能。根据寄存器配置,其驱动 LRA 和 ERM 致动器的能力源于其差分输出驱动架构和连续运动感应,这促进了无校准操作并减少了软件复杂性。DA7280 的架构针对宽带操作进行了优化,充分发挥了最新宽带和多方向 LRA 的潜力。此特性使其非常适合从可穿戴设备和电

子外设到汽车、工业环境和 AR/VR 控制器的许多应用。DA7280 独特的驱动电平控制能力通过电流调节回路和高频 PWM 调制来增强其实用性,它支持通过 mikroBUS™ 引脚(GP0、GP1 和 GP2)触发的六个独立触觉序列而无需主机干预,并且可以通过 I2C 或 PWM 信号进行外部控制。通过 I2C 接口,该 Click board™ 可以与支持高达 1MHz 频率的主 MCU 通信。DA7280 还能够在驱动时进行闭环致动器监测,实现无校准播放、频率跟踪(仅限 LRA)、主动加速、快速停止和致动器诊断,这些功能可通过 

mikroBUS™ 插座的 IRQ 引脚获得。驱动 LRA 时可以启用连续谐振频率跟踪,通过闭环控制跟踪致动器的机械谐振。此功能最大限度地提高了窄带致动器的电能到机械能转换效率,特别适用于操作系统通知和警报等应用。此 Click board™ 可以在 3.3V 或 5V 逻辑电压水平下运行,通过 PWR SEL 跳线选择。这种方式下,3.3V 和 5V 的 MCU 都可以正确使用通信线路。此外,此 Click board™ 配备了包含易于使用的函数库和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

Haptic 4 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32F103RB 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 STM32F103RB MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M3

MCU 内存 (KB)

128

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

Vibration ERM Motor 9K RPM 3V (VC1026B002F - 旧 MPN C1026B002F) 是由 Vybronics 设计的紧凑型偏心旋转质量 (ERM) 电机。这种类型的电机在其转子上包含一个小的偏心重物,因此在旋转时,它也会产生振动效果,通常用于许多小型手持设备的触觉反馈。由于其直径为 10mm 的圆形外形,VC1026B002F 通常被称为硬币电机。该振动电机的主要特性包括其电源电压,在这种情况下为 3VDC,最大额定电流为 85mA,额定转速为 9000RPM,产生最高的 G 力/振动能量为 0.80GRMS。它还可以使用自粘胶带将其安装在您的 PCB 或产品外壳的内壁上。

Haptic 4 Click accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

General-Purpose I/O 1
PC0
AN
General-Purpose I/O 2
PC12
RST
ID COMM
PB12
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
General-Purpose I/O 0 / PWM Signal
PC8
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

Haptic 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 STM32F103RB 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
LTE IoT 5 Click complete accessories setup image 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 Haptic 4 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • haptic4_check_communication - 此函数通过读取和验证芯片 ID 来检查通信。

  • haptic4_set_vibration_level - 此函数设置电机振动级别。

  • haptic4_get_vibration_level - 此函数读取电机振动级别。

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 Haptic 4 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of Haptic 4 click board by controlling
 * the attached motor vibration level.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and performs the click default configuration.
 *
 * ## Application Task
 * Changes the motor vibration level every 2 seconds between MAX and MIN, 
 * and displays the currently set level on the USB UART.
 *
 * @author Stefan Ilic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "haptic4.h"

static haptic4_t haptic4;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    haptic4_cfg_t haptic4_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.
    haptic4_cfg_setup( &haptic4_cfg );
    HAPTIC4_MAP_MIKROBUS( haptic4_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == haptic4_init( &haptic4, &haptic4_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( HAPTIC4_ERROR == haptic4_default_cfg ( &haptic4 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    float vibration_level;
    if ( HAPTIC4_OK == haptic4_set_vibration_level ( &haptic4, HAPTIC4_VIBRATION_LEVEL_MAX ) )
    {
        if ( HAPTIC4_OK == haptic4_get_vibration_level ( &haptic4, &vibration_level ) )
        {
            log_printf( &logger, " Vibration level: %.3f \r\n\n", vibration_level );
        }
    }
    Delay_ms ( 2000 );
    
    if ( HAPTIC4_OK == haptic4_set_vibration_level ( &haptic4, HAPTIC4_VIBRATION_LEVEL_MIN ) )
    {
        if ( HAPTIC4_OK == haptic4_get_vibration_level ( &haptic4, &vibration_level ) )
        {
            log_printf( &logger, " Vibration level: %.3f \r\n\n", vibration_level );
        }
    }
    Delay_ms ( 2000 );
}

int main ( void ) 
{
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}

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

额外支持

资源

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