初学者
10 分钟

使用TSL2585和STM32F410RB测量环境光强度、检测紫外线辐射并分析闪烁光源

带有紫外线和光闪烁检测的环境光传感解决方案

Light 4 Click with Nucleo 64 with STM32F410RB MCU

已发布 11月 25, 2024

点击板

Light 4 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F410RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F410RB

检测环境光、紫外线指数和闪烁情况,精准实现优化亮度控制和环境监测

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Light 4 Click 基于 ams OSRAM 的 TSL2585,这是一款具备紫外线 (UV) 和光闪烁检测功能的环境光传感器。该传感器的独特架构集成了可见光、红外 (IR) 和紫外光 (UV) 光电二极管,能够同时执行多种感应功能。Light 4 Click 的应用包括在光照条件变化下自动调节显示屏亮度、环境监测中的紫外线指数估算,以及为相机提供自动曝光和闪烁检测辅助。凭借其多功能性,该传感器成为消费电子产品、户外应用以及需要精准光线和紫外线感应的相机系统的理想选择。TSL2585 的创新设计确保它能够在任何玻璃类型下持续监控环境光水平。此外,它的闪烁检测功能与环境光感应功能并行运行,利用相同的光电二极管捕获数据,用于计算不同光源的闪烁频率。传感器将这些数

据缓存,供主 MCU 处理和检测光源的闪烁情况。可见光光电二极管配备了优化的滤波器,模拟人眼对可见光的响应,而专用的红外通道则允许对各种光源进行准确的环境光测量和辐射计算。此外,紫外光电二极管还配有带通紫外滤波器,结合可见光和红外通道,可以估算环境紫外线指数。外部 MCU 运行专门的算法后可以进一步处理这些信息,提供实时的紫外线指数读数。该 Click 板使用标准的 2 线 I2C 接口与主 MCU 通信,支持最高 400kHz 的标准模式时钟频率。它还通过 mikroBUS™ 插槽上的 INT 引脚提供中断驱动的事件,当 ALS 结果超过或低于用户配置的阈值时触发。mikroBUS™ 插槽上的 SNC 引脚具有双重功能。它可以用作同步输入,允许传感器与外部事件

或信号对齐其测量,确保在需要精确同步的应用中准确的时间控制和协调。或者,它也可以作为通用开漏输入/输出引脚,提供额外的灵活性,用于根据应用的具体需求进行各种控制或信号任务。TSL2585 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,小型稳压器 LDO AP2112 将 3.3V mikroBUS™ 电源轨转换为 1.8V。此 Click 板只能使用 3.3V 逻辑电压级工作,并通过 mikroBUS™ 插槽的 EN 引脚激活,提供电源启用功能。使用不同逻辑电平的 MCU 时,板必须执行适当的逻辑电压电平转换。此外,它配备了一个库,包含易于使用的函数和示例代码,可用作进一步开发的参考。

Light 4 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
Synchronization / GPIO
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

Light 4 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
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

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 Light 4 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • light4_write_reg - 此函数通过I2C串行接口将一个字节写入所选寄存器。

  • light4_sw_reset - 此函数用于执行Light 4 Click的软件重置。

  • light4_read_channel_data - 此函数用于从Light 4 Click的所选通道读取数据。

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 Light 4 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of Light 4 Click board by measuring 
 * the ambient light level in Lux.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver, performs the Click default configuration 
 * and checking I2C Communication by reading Device ID.
 *
 * ## Application Task
 * Reading channel 0 ambient light level in lux once per 
 * second and displaying it on the UART terminal.
 *
 * @author Stefan Ilic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "light4.h"

static light4_t light4;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    light4_cfg_t light4_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.
    light4_cfg_setup( &light4_cfg );
    LIGHT4_MAP_MIKROBUS( light4_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == light4_init( &light4, &light4_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( LIGHT4_ERROR == light4_default_cfg ( &light4 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    uint8_t dev_id = 0;
    light4_read_reg ( &light4, LIGHT4_REG_ID, &dev_id ); 
    if ( LIGHT4_DEVICE_ID == dev_id )
    {
        log_printf( &logger, " Device ID: 0x%.2X \r\n", ( uint16_t ) dev_id );
    }
    else
    {
        log_error( &logger, " Read error." );
        for ( ; ; );
    }

    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    float channel_data = 0;
    err_t error_flag;

    error_flag = light4_read_channel_data( &light4, LIGHT4_CHANNEL0_SEL, &channel_data );
    if( LIGHT4_OK == error_flag )
    {
        log_printf( &logger, " Data: %.2f Lux \r\n", channel_data );
    }
    else if ( LIGHT4_ANALOG_SAT == error_flag )
    {
        log_error( &logger, " Analog saturation \r\n" );
    }
    
    Delay_ms ( 1000 );
}

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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