初学者
10 分钟

使用VL6180X和STM32F446RE创建革命性的测距和距离传感解决方案

根据距离自动化操作

LightRanger Click with Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

LightRanger Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F446RE

实现精确的距离测量以增强决策和控制。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

LightRanger Click基于STMicroelectronics的VL6180X,这是一款集成了接近测量和环境光水平测量能力的飞行时间距离测量传感器。VL6180X基于ST的专利FlightSense™技术,可以独立于目标反射率精确测量绝对距离。与其通过测量从物体反射回来的光的数量(这在很大程度上受到颜色和表面的影响)来估计距离不同,VL6180X精确地测量光到达最近物体 并反射回传感器所需的时间,最远可达10厘米(超过10厘米的测量取决于条件)。VL6180X结合了IR发射器、距离传感器和环境光传感器 于一体,为低功耗操作设计,并为最终用户节

省了光学和机械设计的优化。该板还可以测量照射其上的光的强度,高达100klux。VL6180X不需要特定的上电顺序,但需要2.8V的电压供其VCSEL和电源模块正常工作。因此,一个小型调节LDO AP7331,从选择的mikroBUS™电源轨提供2.8V电压。LightRanger Click通过标准I2C双线接口与MCU通信,最大时钟频率为400kHz,可通过软件寄存器完全调节。由于传感器运行需要 2.8V电源,这个Click板™还包含了PCA9306和SN74LVC1T45电压电平转换器。I2C接口 总线线路连接到电压电平转换器,使得这个 Click板™可以与3.3V和5V的MCU

正常工作。此外,通过路由到mikroBUS™插座的CS引脚的EN引脚,可以将VL6180X置于硬件待机状态,还使用了一个中断引脚,即mikroBUS™插座的INT引脚,用于测量就绪和阈值中断。这个Click板™可以通过LOGIC SEL跳线选择使用3.3V或5V逻辑电压级别运行。因此,3.3V和5V的MCU都可以使用通信线路。此外,这个Click板™配备了一个包含易于使用的函数和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

LightRanger 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
NC
NC
RST
Enable
PB12
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
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

LightRanger 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
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

软件支持

库描述

这个库包含了LightRanger Click驱动程序的API

关键功能:

  • lightranger_write_byte - 此函数将一个字节的数据写入给定地址

  • lightranger_get_ambiant_light - 此函数读取寄存器并计算光照强度(单位为勒克斯)

  • lightranger_get_distance - 此函数从寄存器读取距离测量结果。

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 LightRanger Click example
 * 
 * # Description
 * This application measures and calculates ambient light intensity and distance 
 * from the sensor, and then logs the results.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initialization driver for sensor Vl6180X and stars logging to terminal.
 * 
 * ## Application Task  
 * Measures and calculates ambient light intensity and distance from sensor,
 * when the distance is changed log is updated,
 * results are being sent to the Usart Terminal where you can track their changes.
 * All data logs on usb uart for approximately every 1 sec when the data value changes.
 * 
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "lightranger.h"

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

static lightranger_t lightranger;
static log_t logger;

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    lightranger_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.

    lightranger_cfg_setup( &cfg );
    LIGHTRANGER_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    lightranger_init( &lightranger, &cfg );
    
    lightranger_default_cfg( &lightranger );
    Delay_ms ( 1000 );
}

void application_task ( void )
{
    uint8_t range_value;
    float lux_value;
    
    lightranger_start_single_shot_range_mode( &lightranger );
    
    lightranger_poll_range( &lightranger );
    lightranger_interrupts_clear( &lightranger );
    
    range_value = lightranger_get_distance( &lightranger );
    log_printf( &logger, "Proximity : %u mm\r\n", ( uint16_t ) range_value );

    lux_value = lightranger_get_ambiant_light( &lightranger, LIGHTRANGER_CMD_GAIN_1X );
    log_printf( &logger, "Ambient Light: %.2f lux\r\n", lux_value );

    log_printf( &logger, "*******************************************\r\n" );
    Delay_ms ( 500 );
}

int main ( void ) 
{
    /* Do not remove this line or clock might not be set correctly. */
    #ifdef PREINIT_SUPPORTED
    preinit();
    #endif
    
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}


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

额外支持

资源

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