初学者
10 分钟

告别皮肤干燥烦恼,使用FDC2112和STM32G071RB

通过即时皮肤湿度分析保持光彩健康

Moisture click with Nucleo 64 with STM32G071RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

Moisture click

开发板

Nucleo 64 with STM32G071RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G071RB

我们的水分检测解决方案消除了护肤的猜测,让您可以通过精确的水分分析轻松保持健康、光滑的皮肤。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Moisture Click 基于德州仪器的 FDC2112,这是一款非常精确的 12 位电容到数字转换器。Moisture Click 的工作原理是通过测量皮肤的电容特性来确定皮肤的水分水平或外表皮的水合状态。研究表明,各种皮肤水分测量方法是互补的,没有单一方法能对所有皮肤状况给出 100% 准确的结果。然而,电容测量被证明是测量皮肤水分最有效和可靠的方法。所有电容传感应用的主要挑战是 EMI 和噪声的存在,这会降低灵敏度。FDC2112 IC 采用创新的窄带架构,减少了电磁干扰(EMI)和噪声影响。它使用 L-C 谐振器(L-C 回路)并监控其谐振频率的变化,这些变化是电容变化的结果。该 IC 具有内部参考频率发生器,与 L-C 回路的测量振荡频率进行比较。16 位转换结果存储在 12 位输出寄存器中,并通过 I2C 接口可用。通过移位内部 16 位值,数字增益功能允许获得更高动态范围的测量。该设备具有 2 个内部传感通

道,此应用只需要其中一个。有两个连接点,IN0A 和 IN0B,形成必要的 L-C 谐振电路,以及用作电容传感器的铜迹。将手指放在垫上,谐振器的电容发生变化,频率发生偏移。此频率偏移被测量并存储在输出寄存器中。可以通过适当的寄存器配置该电路的工作参数,例如输入去毛刺滤波器,抑制传感器频率以上的 EMI 和振铃,转换时间,通过通道的顺序模式等。FDC2112 数据手册提供了所有寄存器及其功能的完整描述。提供两种电源模式,用于减少功耗。设备在 POR(上电复位)后立即进入睡眠模式,等待配置。当清除状态寄存器中的睡眠模式使能位时,设备进入正常模式,准备进行测量。制造商建议仅在睡眠模式下配置设备。如果不需要频繁的数据采集,可以在读取之间将设备置于睡眠模式,从而节省电源。配置数据在此模式下保持,I2C 接口可操作。FDC2112 IC 的可配置 INTB 引脚可用于主控

制器通知。可以配置它以通知主 MCU 一系列不同的功能,包括数据就绪事件、看门狗错误、幅度过低或过高错误等。每个事件都可以设置为引发标志,并通过断言 INTB 引脚报告。此引脚为开漏配置,断言时拉至低电平。它连接到 mikroBUS™ INT 引脚。FDC2112 IC 的 I2C 地址可以通过标记为 ADD SEL 的 SMD 跳线选择。此跳线根据其占据的位置(标记为 0 和 1)将 I2C 从属地址的最低有效位(LSB)状态设置为 0 或 1。I2C 接口的线连接到适当的 mikroBUS™ 引脚(SCL 和 SDA),提供与主 MCU 的简单可靠连接。此 Click board™ 只需要 3.3V 供电,不应与使用 5V 信号电平操作的 MCU 接口,除非使用适当的逻辑电压电平转换器。

Moisture 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

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

Moisture 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 STM32G071RB 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

该库包含用于 Moisture Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • moisture_get_data - 测量数据功能

  • moisture_cfg - 配置设备功能

  • moisture_soft_reset - 软重置功能

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 
 * \brief Moisture Click example
 * 
 * # Description
 * The demo application displays relative moisture measurement using Moisture Click.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes Driver and sets moisture gain, offset data and clock divider
 * and performs calibration of the device. We advise you not to touch,
 * or expose sensor to moisture during the calibration.
 *
 * ## Application Task
 * The device measure moisture and displays data in percentage every 500ms.
 * 
 * \author Jovan Stajkovic
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "moisture.h"

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

static moisture_t moisture;
static log_t logger;

static uint8_t moisture_data;
static uint16_t data_res;

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    moisture_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.

    moisture_cfg_setup( &cfg );
    MOISTURE_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    moisture_init( &moisture, &cfg );
    moisture_soft_reset( &moisture );
    Delay_ms ( 1000 );

    data_res = moisture_read_word( &moisture, MOISTURE_REG_DEVICE_ID );

    if ( ( data_res != MOISTURE_FDC2112_ID ) && ( data_res != MOISTURE_FDC2212_ID ) )
    {
        log_printf( &logger, "---- Comunication ERROR!!! ---- \r\n" );
        for ( ; ; );
    }
    else
    {
        log_printf( &logger, "---- Comunication OK!!! ---- \r\n" );
    }

    moisture_cfg( &moisture, MOISTURE_OUTPUT_GAIN_x16, MOISTURE_DEFAULT_OFFSET, MOISTURE_CLOCK_DIVIDERS_x10 );
    moisture_default_cfg( &moisture );

    log_printf( &logger, " --- Calibration start --- \r\n" );
    moisture_cal( &moisture );
    Delay_ms ( 1000 );

    log_printf( &logger, " --- Calibration finishing --- \r\n" );
}

void application_task ( void )
{
    moisture_data = moisture_get_data( &moisture  );
    log_printf( &logger, " Moisture data : %d \r\n", (int16_t)moisture_data );
    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

喜欢这个项目吗?

'购买此套件' 按钮会直接带您进入购物车,您可以在购物车中轻松添加或移除产品。