初学者
10 分钟

使用TSL2583和STM32F103RB精确跟踪光强

从光到数字数据

Illuminance Click with Nucleo 64 with STM32F103RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

Illuminance Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F103RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F103RB

无缝集成光强度测量到数字系统中,使自动化、分析和增强决策能力成为可能。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Illuminance Click 基于 ams 的 TSL2583,这是一个高灵敏度的光到数字转换器。TSL2583 在单个 CMOS 集成电路上结合了一个宽带光电二极管(可见光加红外光)和一个响应红外光的光电二极管,能够在有效的 16 位动态范围(16 位分辨率)内提供接近光度响应。两个集成的模拟到数字转换器(ADC)将光电二极管的电流转换成表示每个通道上测量到的辐射强度的数字输出。除了一般用途的光感应应用外,TSL2583 明确为显示器(LCD、OLED)设计,以延长电池寿命并在不同的照明条件下提供最佳视图。

TSL2583 通过标准的 I2C 双线接口与 MCU 通信,最大频率为 400kHz。此外,它允许使用标有 I2C ADD  的 SMD 跳线选择其 I2C 从机地址的最低有效位(LSB)。两个 ADC 通道的集成同时发生。转换周期完成后,转换结果分别传输到通道 0 和通道 1 数据寄存器。这些传输是双缓冲的,以确保数据的完整性得到维护。传输完成后,设备自动开始下一个集成周期。这个传感器还支持一个中断功能,路由到 mikroBUS™ 插座的 INT 引脚,通过消除对光强度值的轮询需求来简化和提高系统效率。中断功能的目的

是检测光强度的有意义变化,用户可以定义显著变化 的光强度和时间或持续性的概念。用户可以定义当前光级上下的阈值,当转换值超过这些限制之一时生成中断。此 Click board™ 只能在 3.3V 逻辑电压水平下操作。在使用具有不同逻辑电平的 MCU 之前,必须进行适当的逻辑电压水平转换。然而,这款 Click board™ 配备了一个包含功能和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

Illuminance 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

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

Illuminance 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
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

此库包含 Illuminance Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • illuminance_set_atime - 此功能设置选定积分时间的计时寄存器。

  • illuminance_set_gain - 此功能设置增益级别。

  • illuminance_read_raw_data - 此功能检查数据是否就绪,然后从两个通道读取原始 ADC 数据。

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 Illuminance Click example
 * 
 * # Description
 * This example demonstrates basic Illuminance Click functionality.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initialize device and driver.
 * 
 * ## Application Task  
 * Every second calculate illuminance measured by sensor and log 
 * results to UART Terminal.
 * 
 * *note:* 
 * By default, integration time is set to 402ms but it may be modified
 * by user using illuminance_write_data() function and provided macros.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "illuminance.h"

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

static illuminance_t illuminance;
static log_t logger;

static uint16_t value_ch0;
static uint16_t value_ch1;
static uint16_t lux_value;
static uint16_t lux_value_old;
static uint8_t sensitivity;

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    illuminance_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.

    illuminance_cfg_setup( &cfg );
    ILLUMINANCE_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    illuminance_init( &illuminance, &cfg );
    illuminance_default_cfg ( &illuminance );

    // Variable Initializations for this example.
    
    lux_value_old = 0;
    sensitivity = 50;
}

void application_task ( void )
{
    illuminance_get_result( &illuminance, &value_ch0, &value_ch1 );

    lux_value = illuminance_calculate_lux( ILLUMINANCE_TSL2561_GAIN_0X, ILLUMINANCE_TSL2561_INTEGRATIONTIME_402MS , value_ch0, value_ch1 );
    Delay_ms( 1000 );

    if ( ( ( lux_value - lux_value_old ) > sensitivity ) && ( ( lux_value_old - lux_value ) > sensitivity ) )
    {
        log_printf( &logger, "\r\n--------------------------------" );
        log_printf( &logger, "\r\nFull  Spectrum: %u [ lux ]", lux_value );
        log_printf( &logger, "\r\nVisible  Value: %u [ lux ]", value_ch0 - value_ch1 );
        log_printf( &logger, "\r\nInfrared Value: %u [ lux ]", value_ch1 );    
        log_printf( &logger, "\r\n--------------------------------\r\n" );
        
        lux_value_old = lux_value;
    }
}

void main ( void )
{
    application_init( );

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

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

额外支持

资源

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