初学者
10 分钟

使用AS3935和STM32G071RB提供精确的雷电活动检测

体验ThunderSense的力量!

Thunder Click with Nucleo 64 with STM32G071RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

Thunder Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G071RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G071RB

检测周围区域内潜在危险的雷电活动的存在和接近情况。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Thunder Click 基于 ams AG 的 AS3935,这是一个可编程的全集成雷电传感器,配有灵敏的线圈天线和 Coilcraft 的 MA5532,能够探测潜在危险的雷电活动的接近。嵌入式的雷电算法检查传入信号模式,以排除可能的人造干扰源,提供噪声水平信息,并在高噪声条件下通知主 MCU。如果信号被分类为人造干扰源,该事件将被拒绝,传感器自动返回监听模式。然而,如果事件被分类为雷电击中,则统计距离估算模块评估到风暴前沿的距离。MA5532 外部天线直接连 接到 AS3935 的模拟前端(AFE),该前端放大和解

调接收到的信号。看门狗持续监控 AFE 的输出,并在接收到信号时警告集成的雷电算法模块。AS3935 的嵌入式硬线距离估算算法在每次检测到雷电时通过 IRQ 引脚(连接到 mikroBUS™ 插座的 INT 引脚)发出中断。显示在距离估算寄存器中的估算距离并不代表到单个雷电的距离,而是到风暴前沿的估算距离。除了探测潜在危险的雷电活动外,这款 Click board™ 还提供有关噪声水平上风暴中心估算距离的信息。AS3935 可以在高达 40km 的范围内探测雷电,其天 线敏感度调整为 500kHz 带宽,以便捕捉雷电事件,

对风暴前沿的精确度为 1km。AS3935 雷电传感器使用 SPI 串行接口与 MCU 通信,最大 SPI 频率为 2MHz。注意,SPI 的时钟操作频率不应与天线的共振频率(500kHz)相同,以最小化板载噪声。这款 Click board™ 可以通过 PWR SEL 跳线选择使用 3.3V 或 5V 的逻辑电压水平,使得 3.3V 和 5V 能力的 MCU 都能正确使用通信线路。此外,这款 Click board™ 配备了一个包含易于使用的功能和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

Thunder 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
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
NC
NC
PWM
Interrupt
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!”

原理图

Thunder 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

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

此库包含 Thunder Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • thunder_check_interr - 此功能检查并返回中断值。

  • thunder_get_storm_info - 此功能获取单个闪电的能量和风暴前沿的距离估计。

  • thunder_read_reg - 此功能从寄存器中读取所需数量的字节。

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 Thunder Click example
 * 
 * # Description
 * This application detects the presence and proximity of potentially 
 * lightning activity and provides estimated distance to the center of the storm. 
 * It can also provide information on the noise level.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes SPI driver and performs the reset command and RCO calibrate command.
 * Also configures the device for working properly.
 * 
 * ## Application Task  
 * Always checks is interrupt event happend (Listening mode) and 
 * after that gets the informations about storm. Results logs on UART.
 * 
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "thunder.h"

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

static thunder_t thunder;
static log_t logger;

uint8_t storm_mode;
uint32_t storm_energy;
uint8_t storm_distance;


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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    thunder_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.

    thunder_cfg_setup( &cfg );
    THUNDER_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    thunder_init( &thunder, &cfg );

    thunder_default_cfg( &thunder );
    Delay_ms( 300 );
}

void application_task ( void )
{
    storm_mode = thunder_check_interr( &thunder );

    if ( storm_mode == THUNDER_NOISE_LEVEL_INTERR )
    {
        log_printf( &logger, "Noise level too high\r\n" );
    }
    else if ( storm_mode == THUNDER_DISTURBER_INTERR )
    {
        log_printf( &logger, "Disturber detected\r\n" );
    }
    else if ( storm_mode ==  THUNDER_LIGHTNING_INTERR )
    {
        thunder_get_storm_info( &thunder, &storm_energy, &storm_distance );

        log_printf( &logger, "Energy of the single lightning : %ld\r\n", storm_energy );
        log_printf( &logger, "Distance estimation :  %d km\r\n", storm_distance );
    }

    Delay_ms( 1000 );
}

void main ( void )
{
    application_init( );

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


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

额外支持

资源

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