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使用 MCP6022 和 STM32F103RB 精准传达每一个字

打开麦克风,脱颖而出

MIC 2 Click with Nucleo 64 with STM32F103RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

MIC 2 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F103RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F103RB

构建一个满足您独特需求和规格的高质量麦克风设置。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

MIC 2 Click基于一个小型全向驻极体麦克风,配有数字控制前置放大器部分。前置放大器由Microchip的MCP6022双轨到轨低噪声运算放大器组成。这个运放具有10MHz的宽带宽、非常低的噪声和极低的总谐波失真(THD)。这些特性使其非常适合作为麦克风前置放大器(前置放大器)使用。通过在反馈回路中添加一个数字电位器IC,可以由主MCU设置增益比。使用Analog Devices的AD5171数字电位器IC,该IC具有64个位置,用于在反馈回路中数字控制增益比。此设备包含一个OTP存储器(保险丝),可用于将滑动臂锁定在永久位置。滑动臂数据可以无限制地更改,直到内部保护保险丝熔断。通过特殊命令可以实现这一点。但是,Click板必须在5V下操作才能成功熔断保险丝

并永久锁定滑动臂位置。有关OTP存储器编程和滑动臂位置永久锁定的更多详细信息,请参阅AD5171数据手册。AD5171通过I2C接口与主MCU通信。此设备的从I2C地址可以通过标记为ADDR SEL的SMD跳线更改。此跳线设置地址的最低有效位,使其可以选择0b0101100x和0b0101101x之间的地址,其中(x)表示读/写位。AD5171的数据手册提供了其操作的详细解释。但是,它受到了兼容mikroSDK的库集的支持。这些函数大大简化了使用,确保避免不希望的意外锁定。MCP6022的一半配置为非反相放大器,数字电位器作为变阻器连接在其反馈回路中。数字变阻器影响反馈回路增益,允许主MCU通过I2C接口控制它。运放的输入由分压器偏置,因此当没有信号时保持在电源电压的一

半。这样,当输入出现信号时,它可以向下摆动到0V并向上摆动到VCC。运放的最小增益为23。随着AD5171从0位置移开,增益可以增加。上电后,AD5171的滑动臂处于中间位置(即25K,如果没有锁定到其他值)。MCP6022的第二个运放作为单位增益缓冲器,使主MCU可以通过mikroBUS™的AN引脚采样输出。根据应用的增益比,输出电压可能达到VCC。因此,在选择Click板的电压时应小心。此Click板可以在3.3V或5V逻辑电压水平下操作,可以通过VCC SEL跳线选择。这使得具有3.3V和5V功能的MCU都可以正确使用通信线。此外,此Click板配备了一个包含易于使用的函数和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

MIC 2 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

Analog Output
PC0
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
NC
NC
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

MIC 2 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Nucleo-64 front 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 front image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32F401RE MCU front image hardware assembly
EEPROM 13 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Nucleo-64 with STM32XXX MCU 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MIC 2 Click驱动程序的 API。

关键功能:

  • mic2_set_potentiometer - 此函数设置数字电位器的值

  • mic2_read_an_pin_value - 此函数读取AN引脚的AD转换结果

  • mic2_read_an_pin_voltage - 此函数读取AN引脚的AD转换结果并将其转换为相应的电压水平

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 Mic2 Click example
 * 
 * # Description
 * This range is suited for audio and/or speech applications.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes the driver and logger and sets the digital potentiometer.
 * 
 * ## Application Task  
 * Reads the AN pin voltage and displays the results on the USB UART every 100ms.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "mic2.h"

static mic2_t mic2;
static log_t logger;
 
void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    mic2_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.
    mic2_cfg_setup( &cfg );
    MIC2_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    mic2_init( &mic2, &cfg );

    mic2_set_potentiometer( &mic2, 35 );
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void )
{
    float voltage = 0;
    if ( MIC2_OK == mic2_read_an_pin_voltage ( &mic2, &voltage ) ) 
    {
        log_printf( &logger, " AN Voltage : %.3f[V]\r\n\n", voltage );
        Delay_ms ( 100 );
    }
}

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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