初学者
10 分钟

通过使用WS2812B-2020、EC12D1564402和STM32F410RB创建互动控制、视觉效果和精确位置显示

通过用户友好的旋钮界面传达精确的位置读数

Rotary RGB Click with Nucleo 64 with STM32F410RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

Rotary RGB Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F410RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F410RB

适用于需要触觉和视觉反馈的应用,显示编码器设置的位置或水平,如音量控制、位置传感和用户界面控制。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Rotary RGB Click基于由16个单独的RGB LED组成的LED环,这些LED来自Worldsemi的WS2812B-2020,以及高质量的ALPS旋转编码器EC12D1564402,可视化地表示编码器位置和更多功能。WS2812B-2020的内部配置包括智能数字端口数据锁存器和信号重塑放大驱动电路。它还包含一个精密的内部振荡器和一个电压可编程恒流控制部分,确保像素点光颜色高度一致。WS2812B-2020是一种具有低驱动电压(使用来自mikroBUS™电源轨的5V作为主要电源)、环保节能、高亮度、大散射角、良好一致性、低功耗、长寿命等优点的LED。此Click板™是开发各种有趣视觉效果的完美解决方案,适用

于任何应用,如灵活的位置、值指示器等。数据传输协议通过mikroBUS™插座的DO和DI引脚使用单一的NZR通信模式。在像素上电复位序列之后,WS2812B-2020的DI端口从主控制器接收数据;第一个像素收集初始24位数据,然后将其发送到内部数据锁存器,其他由内部信号重塑放大电路重塑的数据通过DO端口发送到下一个级联像素。在每个像素的传输之后,信号减少到24位。像素采用自动重塑传输技术,使像素级联数量不受信号传输的限制,只取决于信号传输的速度。EC12D1564402是一个15脉冲增量旋转编码器,带有一个按钮。该编码器具有独特的机械规格(其内部开关的去抖时间下降到2ms),并

且可以承受高达30,000次的开关循环。支持的去抖电路允许在触发输出之前让接触点稳定。旋转编码器时,它在两个mikroBUS™线上(ENA和ENB引脚)输出A和B信号(相互之间不同相位),并通过mikroBUS™插座的SW引脚输出按钮接触信号。四个德州仪器的SN74LVC1T45单比特总线收发器用于编码器和数据传输协议信号的逻辑电平转换。此Click板™可以通过VCC SEL跳线选择3.3V或5V逻辑电压电平运行。这样,既支持3.3V又支持5V的MCU可以正确使用通信线路。此外,此Click板™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。

Rotary RGB 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

Encoder Output B
PC0
AN
Data OUT
PC12
RST
ID COMM
PB12
CS
Data IN
PB3
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Encoder Output A
PC8
PWM
Switch Output
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

Rotary RGB 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
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

此款Click板可通过两种方式进行接口连接和监控:

  • Application Output - 在调试模式下,使用“Application Output”窗口进行实时数据监控。按照本教程正确设置它。

软件支持

库描述

该库包含 Rotary RGB Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • rotaryrgb_set_led_pos_color - 此函数为选定的LED位置设置所需的颜色。

  • rotaryrgb_set_all_leds_data - 此函数使用GPIO协议写入16个元素的数据数组以控制所有LED。

  • rotaryrgb_get_state_switch - 此函数返回旋转编码器开关信号,即SW(INT)引脚的状态。

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 Rotary RGB Click Example.
 *
 * # Description
 * This library contains the API for the Rotary RGB Click driver 
 * to control LEDs states and a rotary encoder position readings.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initialization of GPIO module and log UART.
 * After the driver init, the app turn off all LEDs.
 *
 * ## Application Task
 * This example demonstrates the use of the Rotary RGB Click board.
 * The demo example shows the functionality of a rotary encoder used to control RGB LEDs.
 * The switch controls the application of the colors,
 * and the encoder mechanism controls the state of the LEDs.
 *
 * ## Additional Function
 * - static void rotaryrgb_logic_zero ( void )
 * - static void rotaryrgb_logic_one ( void )
 * - static void rotaryrgb_switch_detection ( void )
 * - static void rotaryrgb_encoder_mechanism ( void )
 *
 * @note
 * Make sure the logic delays are defined for your system in the rotaryrgb_delays.h file.
 *
 * @author Nenad Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "rotaryrgb.h"
#include "rotaryrgb_delays.h"

static rotaryrgb_t rotaryrgb;   /**< Rotary RGB Click driver object. */
static log_t logger;            /**< Logger object. */

static uint8_t start_rot_status = 0;
static uint8_t led_color_sel = 0;
static uint8_t old_state = 0;
static uint8_t new_state = 1;
static uint8_t old_rot_state = 0;
static uint8_t new_rot_state = 1;
static uint16_t led_pos = 1;
static uint32_t demo_color_table[ 8 ] = 
{ 
    ROTARYRGB_COLOR_WHITE_50, 
    ROTARYRGB_COLOR_RED_50, 
    ROTARYRGB_COLOR_GREEN_50, 
    ROTARYRGB_COLOR_BLUE_50, 
    ROTARYRGB_COLOR_LIGHT_BLUE_50, 
    ROTARYRGB_COLOR_YELLOW_50, 
    ROTARYRGB_COLOR_PURPLE_50, 
    ROTARYRGB_COLOR_OFF 
};

/**
 * @brief Rotary RGB logic zero function.
 * @details This function generates a logic zero sequence char 
 * to control the LED light source.
 * @return Nothing.
 */
static void rotaryrgb_logic_zero ( void );

/**
 * @brief Rotary RGB logic one function.
 * @details This function generates a logic one sequence char 
 * to control the LED light source.
 * @return Nothing.
 */
static void rotaryrgb_logic_one ( void );

/**
 * @brief Rotary RGB switch detection function.
 * @details This function is used for the switch state detection.
 * @return Nothing.
 */
static void rotaryrgb_switch_detection ( void );

/**
 * @brief Rotary RGB encoder mechanism function.
 * @details This function is used to control the state of the LEDs 
 * by detecting the rotation direction of the rotary encoder.
 * @return Nothing.
 */
static void rotaryrgb_encoder_mechanism ( void );

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    rotaryrgb_cfg_t rotaryrgb_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.
    rotaryrgb_cfg_setup( &rotaryrgb_cfg, &rotaryrgb_logic_zero, &rotaryrgb_logic_one );
    ROTARYRGB_MAP_MIKROBUS( rotaryrgb_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( DIGITAL_OUT_UNSUPPORTED_PIN == rotaryrgb_init( &rotaryrgb, &rotaryrgb_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    rotaryrgb_set_all_led_color( &rotaryrgb, ROTARYRGB_COLOR_OFF );
    Delay_ms( 100 );

    log_info( &logger, " Application Task " );
    Delay_ms( 100 );
}

void application_task ( void ) 
{
    rotaryrgb_set_led_pos_color( &rotaryrgb, led_pos % 17, demo_color_table[ led_color_sel ] );
    rotaryrgb_switch_detection( );
    rotaryrgb_encoder_mechanism( );
}

int main ( void ) 
{
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}

static void rotaryrgb_logic_zero ( void )
{
    hal_ll_gpio_set_pin_output( &rotaryrgb.di_pin.pin );
    DELAY_TOH;
    hal_ll_gpio_clear_pin_output( &rotaryrgb.di_pin.pin );
    DELAY_TOL;
}

static void rotaryrgb_logic_one ( void )
{
    hal_ll_gpio_set_pin_output( &rotaryrgb.di_pin.pin );
    DELAY_T1H;
    hal_ll_gpio_clear_pin_output( &rotaryrgb.di_pin.pin );
    DELAY_T1L;
}

static void rotaryrgb_switch_detection ( void )
{
    if ( rotaryrgb_get_state_switch( &rotaryrgb ) ) 
    {
        new_state = 1;
        if ( ( 1 == new_state ) && ( 0 == old_state ) ) 
        {
            old_state = 1;
            led_color_sel++;
            if ( 7 < led_color_sel ) 
            {
                led_color_sel = 0;
            }
        }
    }
    else 
    {
        old_state = 0;
    }
}

static void rotaryrgb_encoder_mechanism ( void )
{
    if ( rotaryrgb_get_state_enb( &rotaryrgb ) == rotaryrgb_get_state_ena( &rotaryrgb ) ) 
    {
        old_rot_state = 0;
        start_rot_status = rotaryrgb_get_state_enb( &rotaryrgb ) && rotaryrgb_get_state_ena( &rotaryrgb );
    }
    else 
    {
        new_rot_state = 1;
        if ( new_rot_state != old_rot_state ) 
        {
            old_rot_state = 1;
            if ( start_rot_status != rotaryrgb_get_state_enb( &rotaryrgb ) ) 
            {
                led_pos++;
            }
            else 
            {
                led_pos--;
            }

            if ( 0 == led_pos % 17 )
            {
                Delay_ms( 1 );
                rotaryrgb_set_all_led_color( &rotaryrgb, ROTARYRGB_COLOR_OFF );
            }
        }
    }
}

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

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