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30 分钟

使用ADAQ7768-1和STM32F446RE创建高度紧凑的高性能数据采集解决方案

简化数据收集 - 节省时间和精力

DAQ Click with Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

DAQ Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F446RE

使用我们的用户友好解决方案简化复杂的数据采集挑战。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

DAQ Click基于Analog Devices的ADAQ7768-1,这是一个24位精密数据采集μ模块系统,将信号调理、转换和处理模块封装到一个SiP中,实现了高度紧凑、高性能的精密数据采集系统的快速开发。 ADAQ7768-1由低噪声、高带宽可编程增益仪器放大器(PGIA)组成,能够在保持高输入阻抗的同时放大和衰减信号。此外,它具有线性相位抗混叠滤波器、高性能的24位Σ-Δ ADC、可编程数字滤波器、低压差线性稳压器、参考缓冲器和信号链所需的关键被动器件。 ADAQ7768-1的宽共模输入范围使其能够接受各种信号波动。它支持全差分输入信号连接,最大电压范围为±12V,具有出色的共模抑制比。输入信号完全缓冲,具有低输入偏置电流,使得ADAQ7768-1能够直接与高输出阻抗的传感器进行接口。 ADAQ7768-1的PGA需要±15V的电压来供应前端放大器。因此,来自Analog Devices的双通道低噪声偏置发生器LT3095提供了3V3 mikroBUS™总线的+15V。通过组合ADP2300降压稳压器和小型低噪声LDO

 ADP7182,同样来自Analog Devices,也从3V3 mikroBUS™总线中获得了-15V电源。 PGIA具有六个增益设置,能够使输入范围从±0.197V到±12.603V的全差分输入信号进行变化,可通过由ADAQ7768-1的三个多功能GPIO引脚(MODE1-3)控制的GAIN引脚进行配置。一个集成的四阶低通模拟滤波器与用户可编程数字滤波器确保信号链完全受到保护,抵御输入节点处的高频噪声和带外频率。该滤波器设计旨在实现高相位线性和最大带内幅值响应平坦度。ADAQ7768-1内部是一个高性能的、24位精密的、单通道Σ-Δ转换器,具有优异的交流性能和直流精度,通过16.384MHz的板载晶体(时钟源)的吞吐量达到256kSPS。除了内部时钟源外,用户还可以使用带到标记为EXT CLK的连接器的外部时钟。时钟源由位置标记为INT/EXT的跳线选择。由于LT3095生成了两个独立的供电,除了-15V外,该稳压器还提供了ADAQ7768-1内部LDO所需的5.3V电压,其输出供应了板载电压参考 - ADR4540。 该Click 

board™还允许用户过滤参考电压本身,可选择使用OpAmp实现的参考缓冲器ADA4807-1,它提供高速性能和直流精度,低噪声失真和功率以维持参考的准确性。 该Click board™通过标准SPI接口与MCU通信,以编程内部寄存器,完全控制ADAQ7768-1。此外,它还使用了几个GPIO引脚,例如路由到mikroBUS™插座的RST引脚上的复位引脚,通过低逻辑电平将模块置于复位状态,额外的数据准备信号,路由到mikroBUS™插座的INT引脚上,标记为RDY,指示主机有新的数据可用,并且一个额外的用户可配置的通用IO引脚,标记为IO3,路由到mikroBUS™插座上的PWM引脚。 该Click board™只能以3.3V逻辑电压电平操作。在使用具有不同逻辑电平的MCU之前,板上必须执行适当的逻辑电压电平转换。然而,该Click board™配备了一个包含函数和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

DAQ Click hardware overview 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
Reset
PC12
RST
SPI Chip Select
PB12
CS
SPI Clock
PB3
SCK
SPI Data OUT
PB4
MISO
SPI Data IN
PB5
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
General-Purpose I/O
PC8
PWM
Data Ready
PC14
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

DAQ 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
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

此款Click板可通过两种方式进行接口连接和监控:

  • Application Output - 在调试模式下,使用“Application Output”窗口进行实时数据监控。按照本教程正确设置它。

软件支持

库描述

该库包含 DAQ Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • daq_set_gain - 设置增益范围。

  • daq_read_data - 读取 ADC 数据。

  • daq_calculate_voltage - 将原始 ADC 数据转换为电压。

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 DAQ Click example
 *
 * # Description
 * This example showcases ability of the device to read ADC 
 * data and calculate voltage for set configuration.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initialization of communication modules (SPI, UART) and
 * additional pins for controling device. Resets device and
 * then configures default configuration and sets read range
 * by setting gain to +-12V. In the end reads vendor and 
 * device ID to confirm communication.
 *
 * ## Application Task
 * Reads ADC data and calculates voltage from it, every 0.3 seconds.
 *
 * @author Luka Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "daq.h"

static daq_t daq;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    daq_cfg_t daq_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.
    daq_cfg_setup( &daq_cfg );
    DAQ_MAP_MIKROBUS( daq_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag  = daq_init( &daq, &daq_cfg );
    if ( SPI_MASTER_ERROR == init_flag ) 
    {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }
    
    if ( daq_default_cfg ( &daq ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Default configuration. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }
    
    uint8_t id = 0;
    daq_generic_read( &daq, DAQ_REG_VENDOR_H, &id, 1 );
    log_printf( &logger, " > Vendor: \t0x%.2X", ( uint16_t )id );
    daq_generic_read( &daq, DAQ_REG_VENDOR_L, &id, 1 );
    log_printf( &logger, "%.2X\r\n", ( uint16_t )id );
    daq_generic_read( &daq, DAQ_REG_PRODUCT_ID_H, &id, 1 );
    log_printf( &logger, " > ID: \t\t0x%.2X", ( uint16_t )id );
    daq_generic_read( &daq, DAQ_REG_PRODUCT_ID_L, &id, 1 );
    log_printf( &logger, "%.2X\r\n", ( uint16_t )id );
    Delay_ms( 1000 );
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    int32_t adc_data = 0;
    float voltage = 0.0;
    daq_read_data( &daq, &adc_data );
    daq_calculate_voltage( &daq, adc_data, &voltage );
    
    log_printf( &logger, " > Data: %ld\r\n", adc_data );
    log_printf( &logger, " > Voltage: %.2f\r\n", voltage );
    log_printf( &logger, "***********************************\r\n" );
    Delay_ms( 300 );  
}

void main ( void ) 
{
    application_init( );

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

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

额外支持

资源

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