初学者
10 分钟

使用AK9754和STM32F103RB将运动转化为热数据的交响曲

移动中的温度跟踪:您的即时热成像解决方案

IR Sense 3 Click with Nucleo 64 with STM32F103RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

IR Sense 3 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F103RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F103RB

我们创新的运动-温度检测解决方案提供了一种快速且可靠的方法来监测物体和人员的温度,确保安全和高效。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

IR Sense 3 Click基于AKM的AK9754,这是一款超小型红外传感器,具有I2C接口。传感器IC集成了AKM原始的InSb量子红外传感器元件,用于感应红外光谱光;模拟前端,用于信号调节和传感器偏移取消;16位模数转换器(ADC),用于将温度和红外传感器电压转换为数字信息;数字低通滤波器(LPF),具有可选择的截止频率;以及通信I2C接口。上电复位部分以及内部振荡器部分也集成在此芯片上。该芯片经过工厂校准的偏移,使得IR Sense 3 Click开箱即用。传感器数据通过I2C总线输出,其引脚路由到相应的mikroBUS™引脚。I2C接口支持正常模式(时钟速度最高

100kHz)和快速模式(时钟速度最高400kHz)。IR Sense 3 Click可以在两种模式下运行:待机模式和连续模式。在待机模式下,所有内部部分都关闭。数据输出寄存器保留其内容,可以读取。在此模式下,功耗最小。在连续模式下,传感器每100ms重复测量一次。输出寄存器中的信息将在每次转换完成后更新。可编程中断引擎可以在满足编程条件时触发中断请求。所有满足编程条件的事件都会触发中断;AK9754的中断引脚路由到mikroBUS™的INT引脚,当触发时,它被驱动到低逻辑状态。板载电阻将其拉到高逻辑电平。有关I2C通信和中断源的更多信息可以在

AK9754数据手册中找到。IR Sense 3 Click支持I2C通信接口,使其可以与各种不同的MCU一起使用。通过两个标记为ADDR0和ADDR1的SMD跳线可以配置从设备I2C地址。由于两个地址选择引脚都是三态的,SMD跳线可以用于将引脚短路到VCC或GND,或者可以移除使地址选择引脚悬空。借助这一点,同一I2C总线上最多可以使用八个设备。此Click板™只能使用3.3V逻辑电压级操作。在使用不同逻辑电平的MCU之前,板必须执行适当的逻辑电压电平转换。此外,它配备了一个包含函数库和示例代码,可用作进一步开发的参考。

IR Sense 3 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
l2C Clock
PB8
SCL
l2C Data
PB9
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

IR Sense 3 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
Board mapper by product8 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 IR Sense 3 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • irsense3_human_approach_detect - 人体接近检测

  • irsense3_get_ir_sensor_data - 获取红外传感器的输出电流

  • irsense3_get_interrupt_state - 获取中断状态

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 IrSense3 Click example
 * 
 * # Description
 * Demo application shows detection of human and reading of 
 * other parameters such as IR current ..
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Configuring clicks and log objects.
 * Software reset and settings the click in the default configuration.
 * 
 * ## Application Task  
 * Reads temperature data, outputs current of IR Sensor and checks for human approach.
 * 
 * \author Katarina Perendic
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "irsense3.h"

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

static irsense3_t irsense3;
static log_t logger;

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    irsense3_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.

    irsense3_cfg_setup( &cfg );
    IRSENSE3_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    irsense3_init( &irsense3, &cfg );

    // Software reset

    log_info( &logger, "---- Software reset ----" );
    irsense3_software_reset( &irsense3 );
    Delay_ms( 1000 );

    // Configuration

    log_info( &logger, "---- Default config ----" );
    irsense3_default_cfg( &irsense3 );
}

void application_task ( void )
{
    float temperature;
    float ir_current_data;
    uint8_t f_detect;

    // Detection Object

    f_detect = irsense3_human_approach_detect( &irsense3 );
    if ( f_detect != 0 )
    {
       log_printf( &logger, ">> Human Approach detected !!!\r\n" );
       Delay_ms( 1000 );
    }

    // Output current of IR sensor

    ir_current_data = irsense3_get_ir_sensor_data( &irsense3 );
    log_printf( &logger, ">> IR current data: %.2f pA.\r\n", ir_current_data );

    // Temperature

    temperature = irsense3_get_temperature_data( &irsense3 );
    log_printf( &logger, ">> Temperature: %.2f C.\r\n", temperature );

    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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