初学者
10 分钟

使用TMD2755和STM32F410RB测量环境光强度并检测物体的存在或缺失

即使在严苛条件下也能对光线和接近度进行精确测量

Ambient 14 Click with Nucleo 64 with STM32F410RB MCU

已发布 10月 10, 2024

点击板

Ambient 14 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F410RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F410RB

精确检测光线和距离,实现优化的设备控制

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Ambient 14 Click基于ams OSRAM的TMD2755,这是一款高度集成的传感器,结合了数字环境光传感(ALS)和接近检测功能,封装在一个紧凑的1.1mm模块中。TMD2755集成了红外VCSEL(垂直腔面发射激光器)和出厂校准的VCSEL驱动器,能够高效进行接近检测。该传感器在检测物体方面表现出色,例如通过测量集成VCSEL发射的反射IR能量,识别用户耳朵靠近移动设备屏幕的情况。板载的接近检测功能由一个复杂的接近引擎支持,其中包括一个偏移调整功能,以消除来自附近物体的不必要反射,从而提高

精度。它还通过自动减去环境光干扰来改善接近测量。ALS和接近检测的结果以16位数据的形式提供,使其能够精确测量环境光水平,适用于调整显示器背光亮度等任务。此Click板™通过标准的2线I2C接口与主MCU通信,支持高达1MHz频率的标准模式。它还通过mikroBUS™插座上的INT引脚提供中断驱动的检测/释放事件。当接近结果超过或低于用户配置的阈值时,将触发这些中断。TMD2755不需要特定的上电顺序,但其接口和逻辑部分需要1.8V电压才能正常工作。因此,板载了一个小型的LDO稳压器

BH18PB1WHFV,将3.3V mikroBUS™电源轨转换为1.8V。由于传感器在1.8V下工作,此Click板™还配备了PCA9306电压电平转换器,使TMD2755能够与3.3V和5V的MCU正常工作。此稳压器可以通过mikroBUS™插座上的SBY引脚激活,提供同时启用功能。此Click板™只能在3.3V逻辑电平下运行。在使用不同逻辑电平的MCU之前,必须进行适当的逻辑电平转换。此外,该Click板™还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。

Ambient 14 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32F410RB 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 STM32C031C6 MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

32768

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
Device Enable
PC12
RST
ID COMM
PB12
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
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Ambient 14 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 STM32F410RB 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 Ambient 14 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • ambient14_read_proximity - 此函数读取原始的接近度数据。数值越高,检测到的物体越近。

  • ambient14_read_als_ir - 此函数读取原始的ALS和IR数据。

  • ambient14_get_illuminance - 此函数通过ALS数据计数输入计算照度水平(Lux)。

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 Ambient 14 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of Ambient 14 click board by measuring 
 * the illuminance level (Lux) and the proximity data 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 the proximity, ALS, and IR raw data counts when data is ready.
 * Calculates the illuminance level in Lux from ALS data counts and displays
 * the results on the USB UART approximately every 500ms.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "ambient14.h"

static ambient14_t ambient14;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    ambient14_cfg_t ambient14_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.
    ambient14_cfg_setup( &ambient14_cfg );
    AMBIENT14_MAP_MIKROBUS( ambient14_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == ambient14_init( &ambient14, &ambient14_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( AMBIENT14_ERROR == ambient14_default_cfg ( &ambient14 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    uint16_t proximity = 0;
    uint16_t als_data = 0;
    uint16_t ir_data = 0;
    float illuminance = 0;
    
    // Enable and wait for proximity interrupt
    ambient14_write_reg ( &ambient14, AMBIENT14_REG_INTENAB, AMBIENT14_INTENAB_PIEN );
    while ( ambient14_get_int_pin ( &ambient14 ) );

    // Read proximity data and clear interrupts
    if ( AMBIENT14_OK == ambient14_read_proximity ( &ambient14, &proximity ) )
    {
        log_printf ( &logger, " Proximity: %u\r\n", proximity );
    }
    ambient14_clear_interrupts ( &ambient14 );

    // Enable and wait for ALS interrupt
    ambient14_write_reg ( &ambient14, AMBIENT14_REG_INTENAB, AMBIENT14_INTENAB_AIEN );
    while ( ambient14_get_int_pin ( &ambient14 ) );

    // Read ALS and IR data counts, calculates illuminance level, and clear interrupts
    if ( AMBIENT14_OK == ambient14_read_als_ir ( &ambient14, &als_data, &ir_data ) )
    {
        log_printf ( &logger, " ALS: %u\r\n", als_data );
        log_printf ( &logger, " IR: %u\r\n", ir_data );
        if ( AMBIENT14_OK == ambient14_get_illuminance ( &ambient14, als_data, &illuminance ) )
        {
            log_printf ( &logger, " Illuminance: %.1f Lux\r\n\n", illuminance );
        }
    }
    ambient14_clear_interrupts ( &ambient14 );
}

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

资源

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