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使用MCP6S21和STM32F410RB创建终极信号放大解决方案

精确放大

GainAMP 2 click with Nucleo 64 with STM32F410RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

GainAMP 2 click

开发板

Nucleo 64 with STM32F410RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F410RB

无论您是处理音频、传感器数据还是其他低级信号,我们的6通道可编程增益放大器都是提升和优化信号质量的理想解决方案。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

GainAMP 2 Click基于Microchip的MCP6S21,这是一款轨到轨输入/输出、低噪声可编程增益放大器(PGA)。这款集成电路具有六个多路复用的非反相输入通道,可以通过SPI接口为每个输入通道单独设置增益。通道CH0到CH5是连接到外部信号源的六个输入通道。内部多路复用器选择增益的通道,并将其发送到输出引脚。MCP6S21的增益级有八个不同的离散增益步长:1、2、4、5、8、10、16和32V/V。轨到轨输入和输出可接受高达VCC的电压水平,没有失真或相移。输出电压由输出级的电阻阶

梯网络和电压参考引脚上的电压偏置。除了在十脚I/O连接器上的VOUT引脚之外,MCP6S21的输出引脚还连接到mikroBUS™的AN引脚,因此可以用作ADC的输入信号。这样,放大后的信号可以轻松地数字化并由MCU处理。在这种配置下使用click board有效地将GainAMP 2 click变成了具有可选择增益的输入的模拟端口扩展器。MCP6S21器件可以通过设置通过SPI接口的内部寄存器的适当位来置于关断模式。在关断模式下,功耗很小。设备在接收到通过SPI的有效命令之前,将保持在关断模式。在关

断模式下,设备记住了内部寄存器的状态,因此当设备唤醒时,它将恢复正常工作。可以使用MIKROE库函数轻松访问内部寄存器。有关寄存器及其设置的更多信息,请参阅MCP6S21数据表。这个Click board™可以选择3.3V或5V逻辑电压电平操作,通过VCC SEL跳线选择。这样,既支持3.3V又支持5V的MCU可以正确使用通信线路。然而,Click board™配备了一个包含易于使用的功能和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

GainAMP 2 click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32F410RB 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 STM32C031C6 MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

32768

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

Signal Output
PC0
AN
NC
NC
RST
SPI Chip Select
PB12
CS
SPI Clock
PB3
SCK
SPI Slave Data OUT
PB4
MISO
SPI Slave Data IN
PB5
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
NC
NC
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

GainAMP 2 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 STM32F410RB 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

这个库包含GainAMP 2 Click驱动程序的API。

关键函数:

  • gainamp2_set_channel_gain - 设置通道增益

  • gainamp2_get_voltage - 返回从VOUT引脚测量的电压

  • gainamp2_write_Command - 发送命令

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 GainAmp2 Click example
 * 
 * # Description
 * This application is programmable gain amplifier
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes and sets GainAMP 2 click channel 0 to amplify the signal 2 times
 * 
 * ## Application Task  
 * Displays the voltage measured from VOUT pin
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "gainamp2.h"

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

static gainamp2_t gainamp2;
static log_t logger;

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    gainamp2_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.

    gainamp2_cfg_setup( &cfg );
    GAINAMP2_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    gainamp2_init( &gainamp2, &cfg );
    
    gainamp2_set_channel_gain ( &gainamp2, GAINAMP2_CH0, GAINAMP2_GAIN_2X );
    log_printf( &logger,"Channel 0 - aplified 2x \r\n" ); 
}

void application_task( void )
{
    log_printf( &logger,"Voltage at VOUT: %f \r\n", gainamp2_get_voltage( &gainamp2 ) );
    log_printf( &logger,"------------------------------- \r\n " );
    Delay_ms( 1000 );
}

void main ( void )
{
    application_init( );

    for ( ; ; )
    {
    	application_task( );
    }

}

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

额外支持

资源

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