初学者
10 分钟

使用AD8616和STM32F103RB实现精确可靠的电阻值测量

欧姆定律变得简单:探索我们电阻值检测器的力量

R Meter Click with Nucleo 64 with STM32F103RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

R Meter Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F103RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F103RB

体验我们的电阻测量解决方案,带来准确度的新时代,旨在为各种应用提供电阻值的实时数据。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

R Meter Click基于AD8616,这是一款来自Analog Devices的精密20MHz CMOS轨到轨输入/输出运放。这款双通道放大器具有低失调电压、宽信号带宽和低输入电压和电流噪声。模拟输出连接到MCP3201,这是一款来自Microchip的具有SPI串行接口的12位AD转换器。MCP3201提供单个伪差分输入,具有片上采样保持、最高采样率可达100ksps等特性。MCP3201从MAX6106获取参考电压,这是一款来自Analog Devices的低成本、微功率、低压降、高输出电流的电压参考。由于AD转换器

的最小-最大范围为0-2043,因此R Meter Click采用了74HC4053,这是一款来自Nexperia的三通道2通道模拟多路复用器/解复用器。多路复用器调整输入信号到放大器,并允许同一个ADC测量不同范围的值(0-1K、1K-100K、100K-1M)。R Meter Click是一个方便的工具,但不应该用作精密仪器。运放的线性度会影响测量结果。R Meter Click使用MCP3201的3线SPI串行接口与主机MCU通信,最高频率可达1.6MHz,支持SPI 0和SPI 1模式。通过mikroBUS™插座的AN引脚可以直

接监测经过AD8616放大的电压。提供的固件(可在Libstock上找到)自动扫描ADC值,并根据电阻位置切换多路复用器输出。多路复用器通过mikroBUS™插座的S1、S2和S3引脚直接与主机MCU接口。这个Click板只能使用5V逻辑电压级别操作。在使用具有不同逻辑电压级别的MCU之前,必须对板进行适当的逻辑电压级别转换。此外,它配备了一个包含函数和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

R Meter 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
Select Input 3
PC12
RST
SPI Chip Select
PB12
CS
SPI Clock
PB3
SCK
SPI Data OUT
PB4
MISO
NC
NC
MOSI
NC
NC
3.3V
Ground
GND
GND
Select Input 1
PC8
PWM
Select Input 2
PC14
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

R Meter 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
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

这个库包含了R Meter Click驱动程序的API

关键函数:

  • rmeter_get_ohms - 获取欧姆电阻值的函数

  • rmeter_avg_volt - 获取平均电压的函数

  • rmeter_calc - 计算函数

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 R Meter Click example
 *
 * # Description
 * Demo app measures and displays resistance of a resistor connected 
 * to the R Meter click board.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initalizes SPI serial communication, LOG module and click driver.
 * Also sets the app callback handler.
 *
 * ## Application Task
 * This is an example that shows the capabilities of the R Meter click by 
 * measuring the target resistance.
 *
 * *note:*
 * R Meter click is a handy tool but it is not to be used as a high precision 
 * instrument! The linearity of the OP Amplifier impacts the measurement.
 * The range of resistance measurement goes from 1 ohm to 1M9 ohms.
 *
 * \author Nemanja Medakovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "rmeter.h"

static rmeter_t rmeter;
static log_t logger;

void application_callback ( char *message )
{
    log_printf( &logger, "- %s\r\n", message );
}

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_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... ----" );

    rmeter_cfg_t rmeter_cfg;

    //  Click initialization.

    rmeter_cfg_setup( &rmeter_cfg );
    RMETER_MAP_MIKROBUS( rmeter_cfg, MIKROBUS_1 );

    if ( rmeter_init( &rmeter, &rmeter_cfg ) == RMETER_INIT_ERROR )
    {
        log_info( &logger, "---- Application Init Error. ----" );
        log_info( &logger, "---- Please, run program again... ----" );

        for ( ; ; );
    }

    rmeter_set_callback_handler( &rmeter, application_callback );

    log_info( &logger, "---- Application Init Done. ----\n" );
}

void application_task ( void )
{
    uint16_t meas_value = rmeter_auto_scale_range_execution( &rmeter );

    float res_value;

    if ( rmeter_calculate_resistance( &rmeter, &res_value, meas_value ) == RMETER_OK )
    {
        log_printf( &logger, "  - Resistor value is %.1f ohms\r\n\n", res_value );
    }

    Delay_ms( 3000 );
}

void main ( void )
{
    application_init( );

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


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

额外支持

资源

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