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30 分钟

使用VL53L5CX和STM32F103RB确定目标距离

检测意外

Proximity 16 Click with Nucleo 64 with STM32F103RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

Proximity 16 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F103RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F103RB

在不接触的情况下检测物体的存在或缺失。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Proximity 16 Click 基于 STMicroelectronics 的 VL53L5CX,这是一款具有宽 FoV 的 8x8 多区飞行时间传感器。VL53L5CX 在每个区域内提供多目标检测和距离测量,最大距离可达 4 米。它集成了 SPAD 阵列、物理红外滤波器和衍射光学元件,以在各种环境光照条件下实现最佳测距性能。此外,通过 ST 的专利直方图算法,VL53L5CX 能够在 FoV 内检测多个物体,并确保超过 60cm 的盖玻璃串扰免疫。使用垂直腔面发射激光器 (VCSEL) 上方的衍射光学元件,可以将 45°x45°(对角线 63°)

的方形视场投射到场景上,接收镜头将光反射聚焦到 SPAD 阵列上。VL53L5CX 可以以 15Hz 的速度测量 8x8 区域的高分辨率数据,或以 60Hz 的速度测量 4x4 区域的快速测距数据。Proximity 16 Click 使用标准 I2C 2 线接口与 MCU 通信,以读取数据和配置设置,支持最高 1MHz 的快速模式增强模式。此外,该 Click board™ 提供在低功耗模式下使用 I2C 通信的能力,通过将 mikroBUS™ 插座上的 PWM 引脚设置为 LP 引脚来激活。此外,它提供智能中断功能,每次有测距测量结果可用

时生成,并通过 mikroBUS™ 插座上的 RST 引脚路由的 I2C 重置功能,仅重置传感器的 I2C 通信。一旦主机读取结果,中断将被清除,并且测距序列可以重复。此 Click board™ 只能在 3.3V 逻辑电压水平下运行。在使用不同逻辑电平的 MCU 之前,板必须执行适当的逻辑电压电平转换。然而,该 Click board™ 配备了包含函数和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

Proximity 16 Click top side image
Proximity 16 Click bottom side 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

NC
NC
AN
I2C Interface Reset
PC12
RST
NC
NC
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Low Power I2C Enable
PC8
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

Proximity 16 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 STM32F103RB 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
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 Proximity 16 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • proximity16_get_int_pin - 此函数返回 INT 引脚的逻辑状态。

  • proximity16_get_resolution - 此函数获取当前分辨率(4x4 或 8x8)。

  • proximity16_get_ranging_data - 此函数使用选定的输出和分辨率获取测距数据。

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 Proximity 16 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of Proximity 16 click board by reading and displaying
 * 8x8 zones measurements on the USB UART.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and performs the click default configuration.
 *
 * ## Application Task
 * Reads all zone measurements approximately every 500ms and logs them to the USB UART as an 8x8 map. 
 * The silicon temperature measurement in degrees Celsius is also displayed.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "proximity16.h"

static proximity16_t proximity16;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    proximity16_cfg_t proximity16_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.
    proximity16_cfg_setup( &proximity16_cfg );
    PROXIMITY16_MAP_MIKROBUS( proximity16_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == proximity16_init( &proximity16, &proximity16_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( PROXIMITY16_ERROR == proximity16_default_cfg ( &proximity16 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    if ( !proximity16_get_int_pin ( &proximity16 ) )
    {
        proximity16_results_data_t results;
        uint8_t resolution, map_side;
        err_t error_flag = proximity16_get_resolution ( &proximity16, &resolution );
        error_flag |= proximity16_get_ranging_data ( &proximity16, &results );
        if ( PROXIMITY16_OK == error_flag )
        {
            map_side = ( PROXIMITY16_RESOLUTION_4X4 == resolution ) ? 4 : 8;
            log_printf ( &logger, "\r\n %ux%u MAP (mm):\r\n", ( uint16_t ) map_side, ( uint16_t ) map_side );
            for ( uint16_t cnt = 1; cnt <= resolution; cnt++ )
            {
                log_printf ( &logger, " %u\t", results.distance_mm[ cnt - 1 ] );
                if ( 0 == ( cnt % map_side ) )
                {
                    log_printf ( &logger, "\r\n" );
                }
            }
            log_printf ( &logger, " Silicon temperature : %d degC\r\n", ( int16_t ) results.silicon_temp_degc );
        }
    }
}

void main ( void ) 
{
    application_init( );

    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }
}

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

额外支持

资源

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