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30 分钟

使用 TPIS1S1385 和 STM32L073RZ 实现精确的存在感应和运动检测

创造安全、智能和高效的环境

Presence Click with Nucleo-64 with STM32L073RZ MCU

已发布 6月 27, 2024

点击板

Presence Click

开发板

Nucleo-64 with STM32L073RZ MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32L073RZ

我们的红外解决方案是一种多功能工具,旨在在各种应用中实现精确的存在感应、运动检测和远程过温保护。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Presence Click基于Excelitas Technologies的CaliPile™多功能红外传感器系列中的TPiS 1S 1385设备。尽管其设计非常紧凑(4.4 x 2.6 x 1.75 mm²),但它具有集成的信号处理ASIC,可以检测到CaliPile™系列所有传感器常见的几种不同事件。TPiS 1S 1385具有近场运动检测、存在检测和远程温度测量功能。红外光从物体发射并被热电堆传感器检测,经过高灵敏度的17位ADC转换,并进行数字处理以允许事件检测。事件检测可以通过I2C接口访问相应的配置寄存器进行微调。CaliPile™系列传感器可以利用嵌入的处理引擎来检测几种不同的事件,包括运动、存在和温度冲击事件。每个事件基于测量温度然后与经过时间间隔后的值进行比较。在处理数据时,设备不会消耗太多电力;在采样间隔期间消耗的电力明显更多。由于测量只在几个时间点进行,总体上消耗的电力不多。这个特点允

许在电池供电系统上使用传感器IC。特别有趣的一个功能是环境温度冲击检测。它允许检测温度的快速变化,可用于远程检测一些电力装置或类似不可接近位置的过温事件。TPiS 1S 1385能够进行数据处理。然而,主机MCU上运行的固件必须执行一些计算,考虑来自EEPROM的校准参数,以确定目标物体的温度。热电堆传感器对红外光反射作出反应;因此,需要考虑一些外部参数。关于这些参数及如何计算输出的更多信息可以在TPiS 1S 1385数据手册中找到。中断引脚允许将检测到的事件报告给主机MCU。这对于基于接近唤醒的应用程序至关重要。只有在读取中断状态寄存器后,中断才会被清除。中断引脚是一个主动低电平输出,路由到mikroBUS™的INT引脚。当不被断言时,它由板载电阻拉到高逻辑电平。上电后,设备只响应通用呼叫地址,即0x00。收到通用呼叫后,它会加载存

储在EEPROM寄存器中的I2C地址。根据此寄存器中的最高有效位(MSB),物理引脚A0和A1的状态将替换两个最低有效位(LSB)的值。引脚A0和A1路由到标有ADR SEL的SMD跳线组,当I2C总线上存在多个设备时,开发人员可以选择I2C从地址。TPiS 1S 1385的数据手册说明了EEPROM寄存器及A0和A1引脚的使用。然而,Click板™由一组mikroSDK库函数支持,这些函数简化了该IC的使用,并附带了一个演示示例,可用作自定义设计的参考。除了TPiS 1S 1385,Presence Click还具有另外两个IC:PCA9306和74LVCH1T45。PCA9306是用于I2C信号的双向电平转换器,而74LVCH1T45是用于INT线的单比特电平转换器。两个IC均由NXP生产。它们允许3.3V和5V的MCU与Click板™接口,大大扩展了其可用性。

Presence Click top side image
Presence Click bottom side image

功能概述

开发板

Nucleo-64搭载STM32L073RZ MCU提供了一个经济实惠且灵活的平台,供开发人员探索新的想法并原型化其设计。该板利用了STM32微控制器的多功能性,使用户能够为其项目选择性能和功耗之间的最佳平衡。它采用LQFP64封装的STM32微控制器,并包括一些必要的组件,例如用户LED,可以同时作为ARDUINO®信号使用,以及用户和复位按钮,以及用于精准定时操作的32.768kHz晶体振荡器。设计时考虑了扩展性和灵活性,Nucleo-64板具有ARDUINO® 

Uno V3扩展连接器和ST morpho扩展引脚标头,为全面项目集成提供了对STM32 I/O的完全访问权限。电源选项具有适应性,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。该板还配备了一个内置的ST-LINK调试器/编程器,具有USB重新枚举功能,简化了编程和调试过程。此外,该板还设计了外部SMPS,以实现有效的Vcore逻辑供电,支持USB设备全速或USB SNK/UFP全速,以及内置的加密功能,增强了项目的功耗效率和安全性。通过专用

连接器提供了额外的连接性,用于外部SMPS实验、ST-LINK的USB连接器和MIPI®调试连接器,扩展了硬件接口和实验的可能性。开发人员将通过STM32Cube MCU软件包中全面的免费软件库和示例得到广泛的支持。这与与各种集成开发环境(IDE)的兼容性相结合,包括IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM和STM32CubeIDE,确保了平稳高效的开发体验,使用户能够充分发挥Nucleo-64板在其项目中的功能。

Nucleo 64 with STM32L073RZ MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M0

MCU 内存 (KB)

192

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
I2C Clock
PB8
SCL
I2C Data
PB9
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

原理图

Presence 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 STM32L073RZ 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

通过调试模式的应用程序输出

1. 一旦代码示例加载完成,按下 "DEBUG" 按钮将启动构建过程,并将其编程到创建的设置上,然后进入调试模式。

2. 编程完成后,IDE 中将出现一个带有各种操作按钮的标题。点击绿色的 "PLAY" 按钮开始读取通过 Click board™ 获得的结果。获得的结果将在 "Application Output" 标签中显示。

DEBUG_Application_Output

软件支持

库描述

该库包含 Presence Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • presence_ambient_temperature - 此函数返回环境温度(摄氏度)。

  • presence_object_temperature - 此函数返回物体温度。

开源

代码示例

这个示例可以在 NECTO Studio 中找到。欢迎下载代码,或者您也可以复制下面的代码。

/*!
 * \file 
 * \brief Presence Click example
 * 
 * # Description
 * This application enables usage of sensor for motion and presence sensing
 * and measuring of object's and ambient temperature.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes driver and performs the click default configuration.
 * 
 * ## Application Task  
 * Checks whether a new event (motion, presence or over-temperature) is detected. 
 * If there's no event detected it reads the ambient and object temperature and displays
 * the results on the USB UART.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "presence.h"

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

static presence_t presence;
static log_t logger;

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    presence_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.
    presence_cfg_setup( &cfg );
    PRESENCE_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    presence_init( &presence, &cfg );

    if ( PRESENCE_ERROR == presence_default_cfg ( &presence ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void )
{
    uint8_t int_status = 0;
    uint8_t tp_presence = 0;
    uint8_t tp_motion = 0;
    float t_amb = 0;
    float t_obj = 0;
    
    if ( PRESENCE_OK == presence_generic_read( &presence, PRESENCE_REG_INTERRUPT_STATUS, &int_status, 1 ) )
    {
        if ( int_status & PRESENCE_INT_MASK1_PRESENCE )
        {
            if ( PRESENCE_OK == presence_generic_read( &presence, PRESENCE_REG_TP_PRESENCE, &tp_presence, 1 ) )
            {
                log_info( &logger, "Presence detected! Level: %u", ( uint16_t ) tp_presence );
            }
        }
        else if ( int_status & PRESENCE_INT_MASK1_MOTION )
        {
            if ( PRESENCE_OK == presence_generic_read( &presence, PRESENCE_REG_TP_MOTION, &tp_motion, 1 ) )
            {
                log_info( &logger, "Motion detected! Level: %u", ( uint16_t ) tp_motion );
            }
        }
        else if ( int_status & PRESENCE_INT_MASK1_TP_OT )
        {
            log_info( &logger, "Temp threshold exceeded!" );
        }
        else
        {
            if ( PRESENCE_OK == presence_ambient_temperature( &presence, &t_amb ) )
            {
                log_printf( &logger, "Ambient temperature: %.2f degC\r\n", t_amb );
            }
            if ( PRESENCE_OK == presence_object_temperature( &presence, &t_obj ) )
            {
                log_printf( &logger, "Object temperature: %.2f degC\r\n\n", t_obj );
            }
        }
    }
    Delay_ms ( 1000 );
}

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
/*!
 * \file 
 * \brief Presence Click example
 * 
 * # Description
 * This application enables usage of sensor for motion and presence sensing
 * and measuring of object's and ambient temperature.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes driver and performs the click default configuration.
 * 
 * ## Application Task  
 * Checks whether a new event (motion, presence or over-temperature) is detected. 
 * If there's no event detected it reads the ambient and object temperature and displays
 * the results on the USB UART.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "presence.h"

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

static presence_t presence;
static log_t logger;

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    presence_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.
    presence_cfg_setup( &cfg );
    PRESENCE_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    presence_init( &presence, &cfg );

    if ( PRESENCE_ERROR == presence_default_cfg ( &presence ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void )
{
    uint8_t int_status = 0;
    uint8_t tp_presence = 0;
    uint8_t tp_motion = 0;
    float t_amb = 0;
    float t_obj = 0;
    
    if ( PRESENCE_OK == presence_generic_read( &presence, PRESENCE_REG_INTERRUPT_STATUS, &int_status, 1 ) )
    {
        if ( int_status & PRESENCE_INT_MASK1_PRESENCE )
        {
            if ( PRESENCE_OK == presence_generic_read( &presence, PRESENCE_REG_TP_PRESENCE, &tp_presence, 1 ) )
            {
                log_info( &logger, "Presence detected! Level: %u", ( uint16_t ) tp_presence );
            }
        }
        else if ( int_status & PRESENCE_INT_MASK1_MOTION )
        {
            if ( PRESENCE_OK == presence_generic_read( &presence, PRESENCE_REG_TP_MOTION, &tp_motion, 1 ) )
            {
                log_info( &logger, "Motion detected! Level: %u", ( uint16_t ) tp_motion );
            }
        }
        else if ( int_status & PRESENCE_INT_MASK1_TP_OT )
        {
            log_info( &logger, "Temp threshold exceeded!" );
        }
        else
        {
            if ( PRESENCE_OK == presence_ambient_temperature( &presence, &t_amb ) )
            {
                log_printf( &logger, "Ambient temperature: %.2f degC\r\n", t_amb );
            }
            if ( PRESENCE_OK == presence_object_temperature( &presence, &t_obj ) )
            {
                log_printf( &logger, "Object temperature: %.2f degC\r\n\n", t_obj );
            }
        }
    }
    Delay_ms ( 1000 );
}

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

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