初学者
10 分钟

使用MA735和STM32G071RB体验无与伦比的角度检测

磁铁的低语:以风格揭示角度!

Magneto 14 Click with Nucleo 64 with STM32G071RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

Magneto 14 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G071RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G071RB

您对精确角度信息的追求在此终结——我们的解决方案通过磁感应技术提供,是您在任何环境中获取准确即时测量的理想工具。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Magneto 14 Click 基于 Monolithic Power Systems 的 MA735,这是一款具有 ABZ 和 PWM 输出的无接触角度传感器。它可以检测永久磁铁的绝对角度位置,通常是安装在旋转轴上的径向磁化圆柱体。可调节的数字滤波器可以在伺服应用中优化控制回路性能。此外,该传感器具有可编程阈值的磁场强度检测功能和片上非易失性存储器。此存储器可以存储配置参数,包括磁场检测阈值、ABZ 编码器设置和参考零角度位置。传感器的 PWM 输出频率高达 1090Hz,分辨率为 14 位。MA735 使用集成的霍尔器件检测磁场,通过 MPS 专有的 Spinaxis™ 方法测量角度。此方法基于相位检测,直接数字化磁场方

向,生成代表磁场角度的正弦信号。角度由时间到数字转换器从信号中获取,按 1MHz 速率传递与磁场成比例的数字值。此 Click board™ 上有两个连接器可实现附加功能。带有 SSD 和 SCK 引脚的 SSI 连接器是一个用于数据读取的 2 线同步串行接口,可用于角度读取操作。INC OUT 连接器是一个具有 A、B 和 Z 引脚的增量输出编码器。ABZ 编码器模拟 12 位增量编码器(如光学编码器),在每转 1 到 1024 的正交中提供逻辑脉冲。此板的独特之处在于它有一个位置用于 Rotary Magnet Holder,设计用于与磁性无接触角度传感器配合使用,允许在开发过程中快速进行原型设计和测量。Magneto 14 Click 

使用标准的 4 线 SPI 串行接口,支持的最大时钟频率为 25MHz。PWM 绝对输出在 mikroBUS™ 插座的 PWM 引脚上提供与磁场角度成比例的占空比逻辑信号。此传感器具有两个阈值,MGL 和 MGH,分别用于低磁场和高磁场。高磁场阈值(MFHT)通过 MGH 中断引脚指示,并有一个附加的 MGH 红色 LED 指示灯。此 Click board™ 只能在 3.3V 逻辑电压水平下运行。使用具有不同逻辑电平的 MCU 之前,板必须执行适当的逻辑电压电平转换。此外,它配备了包含易于使用的函数和示例代码的库,可用于进一步开发。

Magneto 14 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32G071RB 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 STM32G071RB MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M0

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

36864

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

Rotary Magnetic Holder 是一种与磁性旋转位置传感器配套使用的附加装置。它配有一个塑料支架,尺寸为 22x16x10 毫米(长 x 宽 x 高),以及一个带有 6 毫米直径磁铁的可调轴。塑料框架有四个圆形脚,可插入磁性旋转位置传感器附近板上的孔中,顶部有一个 6 毫米直径的孔与承载磁铁的可调轴相匹配。此轴上有一个高度调节螺丝,允许用户在 18 到 22 毫米之间进行调节。这样,在开发过程中可以快速进行原型设计和磁铁特性的快速测量。

Magneto 14 Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
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
PWM Signal
PC8
PWM
Magnetic Field High Threshold
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

Magneto 14 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 STM32G071RB 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

该库包含 Magneto 14 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • magneto14_get_angle - Magneto 14 获取角度位置功能。

  • magneto14_get_field_strength - Magneto 14 获取磁场强度功能。

  • magneto14_get_mgh - Magneto 14 获取 MGH 功能。

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 Magneto 14 Click example
 *
 * # Description
 * This library contains API for the Magneto 14 Click driver.
 * The demo application reads and displays 
 * the magnet's angular position in degrees.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initialization of SPI module and log UART.
 * After driver initialization, the app executes a default configuration.
 *
 * ## Application Task
 * This example demonstrates the use of the Magneto 14 Click board™.
 * Reads and displays the magnet's angular position in degrees.
 * Results are being sent to the UART Terminal, where you can track their changes.
 *
 * @author Nenad Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "magneto14.h"

static magneto14_t magneto14;
static log_t logger;

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    magneto14_cfg_t magneto14_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.
    magneto14_cfg_setup( &magneto14_cfg );
    MAGNETO14_MAP_MIKROBUS( magneto14_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( SPI_MASTER_ERROR == magneto14_init( &magneto14, &magneto14_cfg ) )
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( MAGNETO14_ERROR == magneto14_default_cfg ( &magneto14 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
    log_printf( &logger, " -------------------- \r\n" );
    Delay_ms( 100 );
}

void application_task ( void )
{
    static uint8_t field_strength = 0;
    static float angle = 0;
    if ( MAGNETO14_OK == magneto14_get_field_strength( &magneto14, &field_strength ) )
    {
        if ( ( MAGNETO14_FLD_ST_OK == field_strength ) && 
             ( MAGNETO14_MGH_ST_OK == magneto14_get_mgh( &magneto14 ) ) && 
             ( MAGNETO14_OK == magneto14_get_angle( &magneto14, &angle ) ) )
        {
            log_printf( &logger, " Angle: %.2f [deg]\r\n", angle );
            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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