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30 分钟

使用AS6500和STM32L073RZ以激光精度追踪时间

同步起来——时间不等人

TDC 2 Click with Nucleo-64 with STM32L073RZ MCU

已发布 6月 25, 2024

点击板

TDC 2 Click

开发板

Nucleo-64 with STM32L073RZ MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32L073RZ

释放这款高性能时间数字转换器的无限可能。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

TDC 2 Click 基于 AS6500,这是一款来自 ScioSense 的高分辨率时间数字转换器,具有 CMOS 输入、高测量性能和高数据吞吐量。AS6500 可以在所有四个 STOP 通道上以 10ps 的分辨率测量低至 5ns 的时间间隔,采样率高达 1.5Ms/s。它具有高度的配置灵活性、0 到 16s 的宽测量范围,以及通过校准结果实现的简单数据后处理。它计算相对于应用的参考时钟的校准停止测量。这款 Click board™ 非常适合光学应用,包括一维、二维和三维的通用激光距离测量、速度控制、对象识别、飞行时间光谱等。施加在 STOP 端子(1-4)上的停止信号的正沿相对于前面的参考时钟沿进行测量。参考时钟可以

通过中间端子的 CLR 引脚外部引入,也可以来自板载 8MHz 石英振荡器。此功能可通过软件寄存器设置选择。参考时钟代表所有时间测量的框架,并作为通用时间基准。TDC 连续测量时钟脉冲作为 STOP 脉冲和内部参考周期的时间参考点。STOP 事件的测量始终参考前面的参考时钟。参考时钟连续计数,实际计数作为参考索引分配给 STOP 脉冲。TDC 2 Click 通过标准 SPI 接口与主机 MCU 通信,以读取数据和配置前端,支持高达 50MHz 的高时钟速度和最常见的 SPI 模式,SPI 模式 1。SPI 引脚还使用中断引脚,向主机 MCU 指示数据已准备好处理。AS6500 使用 mikroBUS™ 插座上的几个信号进行成功

的时间测量。使用 RIR 引脚,将参考索引的内部计数器重新设置为零,简化输出数据流中参考索引的概览。接下来,将标记为 DIS 的禁用引脚设置为高逻辑状态,禁用所有四个停止通道的测量。另一方面,参考时钟不受影响,内部参考测量继续。除了 mikroBUS™ 插座外,这些信号还可以在中间接头上找到,与参考时钟引脚分组。此 Click board™ 只能在 3.3V 逻辑电压水平下运行。在使用具有不同逻辑电平的 MCU 之前,板必须进行适当的逻辑电压电平转换。此外,该 Click board™ 配备了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。

TDC 2 Click hardware overview 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

Reference Index Reset
PC0
AN
NC
NC
RST
SPI Chip Select
PB12
CS
SPI Clock
PB3
SCK
SPI Data OUT
PB4
MISO
SPI Data IN
PB5
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
STOP Disable
PC8
PWM
Interrupt
PC14
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

TDC 2 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 STM32L073RZ 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
Board mapper by product8 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

软件支持

库描述

该库包含 TDC 2 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • tdc2_read_results - TDC 2 结果数据读取功能

  • tdc2_start_measuring - TDC 2 开始测量功能

  • tdc2_set_resolution - TDC 2 设置分辨率功能

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 main.c
 * @brief TDC 2 Click example
 *
 * # Description
 * This library contains API for TDC 2 Click driver. 
 * The library initializes and defines the SPI bus drivers to 
 * write and read data from registers, as well as the default 
 * configuration for a reading time between two STOP signals.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver after that resets the device and 
 * performs default configuration and sets the device in read mode.

 *
 * ## Application Task
 * This example demonstrates the use of the TDC 2 Click board by 
 * measuring the time between two STOP signals. This example is set up to
 * generate stop signals until FIFO fil's up which is indicated by interrupt pin going to low state.
 * After that FIFO buffer is completely emptied by reading, and that data is used to calculate 
 * the time between STOP signals.
 *
 * @note
 * In order to test this example, you will need to connect STOP1 with the DIS pin. Disable pin is 
 * disabled by software and it isn't going to affect the working state of the TDC 2 Click Bord.
 *
 * @author Stefan Ilic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "tdc2.h"

static tdc2_t tdc2;
static log_t logger;

/**
 * @brief Dev generate stop signal function.
 * @details This function generates the stop signal by toggling DIS pin.
 * @param[out] cfg : Click configuration structure.
 * See #tdc2_cfg_t object definition for detailed explanation.
 * @return Nothing.
 * @note DIS pin ( Disable STOP channels) is disabled by software and isn't affecting the example.
 */
void dev_generate_stop( tdc2_t *ctx );

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    tdc2_cfg_t tdc2_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.
    tdc2_cfg_setup( &tdc2_cfg );
    TDC2_MAP_MIKROBUS( tdc2_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( SPI_MASTER_ERROR == tdc2_init( &tdc2, &tdc2_cfg ) )
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( TDC2_ERROR == tdc2_default_cfg ( &tdc2 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    tdc2_start_measuring ( &tdc2 );
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void )
{
    uint32_t reference_index [ 18 ] = { 0 };
    uint32_t stop_result [ 18 ] = { 0 };
    uint8_t cnt = 0;
    
    tdc2_reset_index( &tdc2 );
    Delay_ms ( 10 );
    
    while ( tdc2_get_int_state( &tdc2 ) == 1 )
    {
        dev_generate_stop( &tdc2 );
        Delay_ms ( 100 );
    }
    
    while ( tdc2_get_int_state( &tdc2 ) == 0 )
    {
        tdc2_read_results( &tdc2, TDC2_REG_INDEX_CH1_BYTE3, &reference_index[ cnt ], &stop_result[ cnt ] );
        
        log_printf( &logger, "CH1: Reference Index[%d]: %lu, Stop Result[%d]: %lu \r\n", ( uint16_t ) cnt, 
                    reference_index[ cnt ], ( uint16_t ) cnt, stop_result[ cnt ] ); 
        Delay_ms ( 10 ); 
        
        if ( cnt )
        {
            uint32_t time = 0;
            tdc2_get_time_between_stops ( &tdc2, stop_result[ cnt - 1 ], reference_index[ cnt - 1 ],
                                          stop_result[ cnt ], reference_index[ cnt ], &time );
            log_printf( &logger, "Time between STOP %d and STOP %d is %lu ms \r\n", 
                        ( uint16_t ) ( cnt - 1 ), ( uint16_t ) cnt, time / TDC2_uS_TO_mS ); 
            Delay_ms ( 10 );
        }
        cnt++;
    }
    log_printf( &logger, "---------------------------------------------- \r\n" ); 
}

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;
}

void dev_generate_stop( tdc2_t *ctx )
{
    digital_out_high( &ctx->dis );
    Delay_ms ( 1 );
    digital_out_low( &ctx->dis );
}

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

额外支持

资源

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