中级
30 分钟

使用AK09970N和STM32F031K6在3D环境中实现距离和角度测量以确定位置

用3D霍尔魔法旋转世界!

3D Hall 7 Click with Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU

已发布 10月 01, 2024

点击板

3D Hall 7 Click

开发板

Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F031K6

探索这些传感器如何革新导航、机器人及其他领域,使您的设备比以往任何时候都更加智能和高效。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

3D Hall 7 Click基于AKM Semiconductor的AK09970N,这是一款低功耗3D磁传感器。该传感器依赖霍尔效应来准确感应三个垂直轴上的磁场变化。内部磁场感应元件被多路复用并连接到前置放大器,然后连接到16位低噪声模数转换器(ADC),它依次采样每个传感器,通过数字接口提供16位空间数据。磁传感器的引脚数非常少,因此SPI和I2C线路在相同引脚上多路复用。为了实现SPI和I2C接口的功能,3D Hall 7 Click板上有用于通信接口选择的跳线。因此,通信接口选择过程依赖于切换名为COMM SEL的适当SMD跳线。请注意,所有I2C/SPI组跳线需要切换到同一侧:所有三个跳线应焊接为I2C或SPI。如果其中一个与其他跳线相反,则可能无法与IC通信。随着物联网的引入,功耗成为一个大问题。低功耗模式的工作能力是每个用于任何类

型物联网网络的设备的必备功能。AK09970N磁传感器具有掉电模式、单次测量模式和七种连续测量模式,允许用户在采样频率、测量精度和功耗之间实现完美平衡。功耗与数据输出刷新率(ODR)密切相关。AK09970N磁传感器还具有强大的可编程中断引擎,它允许通过两个中断引脚(INT和ODINT)信号化许多事件源,这些引脚分别从传感器路由到mikroBUS™的INT和AN引脚。中断引擎的一个非常有用的功能是信号化数据准备就绪事件。这样,主机MCU不必轮询传感器以获取数据。数据准备好读取时,传感器可以简单地触发中断。中断引擎还允许对中断信号进行一些其他自定义,例如磁传感器溢出、ADC溢出和开关事件。传感器根据磁场强度提供原始数据输出。测量受许多因素影响:IC之间的轻微制造差异会影响读数,甚至同一IC内霍尔板

之间的轻微差异也可能影响精度,尽管IC包含高度匹配的感应元件。此外,海拔和温度变化可能会影响读数。因此,IC配备了温度独立参考电压,从而最大限度地减少了上述不利因素的影响。电源模式、数据输出速率、每个轴的中断阈值和其他工作参数,包括I2C接口的可用性,都包含在AK09970N磁传感器的配置寄存器中。传感器高度可配置,具有许多配置选项。AK09970N数据手册包含所有寄存器及其功能的详细说明。然而,3D Hall 7软件库包含简化函数,允许执行直观的读数,减少了设备正确初始化和配置所需的步骤。此Click板™只能在3.3V逻辑电压级操作。在使用不同逻辑电平的MCU之前,板必须执行适当的逻辑电压电平转换。此外,它配备了一个包含函数和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

3D Hall 7 Click top side image
3D Hall 7 Click bottom side image

功能概述

开发板

Nucleo 32开发板搭载STM32F031K6 MCU,提供了一种经济且灵活的平台,适用于使用32引脚封装的STM32微控制器进行实验。该开发板具有Arduino™ Nano连接性,便于通过专用扩展板进行功能扩展,并且支持mbed,使其能够无缝集成在线资源。板载集成

ST-LINK/V2-1调试器/编程器,支持通过USB重新枚举,提供三种接口:虚拟串口(Virtual Com port)、大容量存储和调试端口。该开发板的电源供应灵活,可通过USB VBUS或外部电源供电。此外,还配备了三个LED指示灯(LD1用于USB通信,LD2用于电源

指示,LD3为用户可控LED)和一个复位按钮。STM32 Nucleo-32开发板支持多种集成开发环境(IDEs),如IAR™、Keil®和基于GCC的IDE(如AC6 SW4STM32),使其成为开发人员的多功能工具。

Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M0

MCU 内存 (KB)

32

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

32

RAM (字节)

4096

你完善了我!

配件

Click Shield for Nucleo-32是扩展您的开发板功能的理想选择,专为STM32 Nucleo-32引脚布局设计。Click Shield for Nucleo-32提供了两个mikroBUS™插座,可以添加来自我们不断增长的Click板™系列中的任何功能。从传感器和WiFi收发器到电机控制和音频放大器,我们应有尽有。Click Shield for Nucleo-32与STM32 Nucleo-32开发板兼容,为用户提供了一种经济且灵活的方式,使用任何STM32微控制器快速创建原型,并尝试各种性能、功耗和功能的组合。STM32 Nucleo-32开发板无需任何独立的探针,因为它集成了ST-LINK/V2-1调试器/编程器,并随附STM32全面的软件HAL库和各种打包的软件示例。这个开发平台为用户提供了一种简便且通用的方式,将STM32 Nucleo-32兼容开发板与他们喜欢的Click板™结合,应用于即将开展的项目中。

Click Shield for Nucleo-32 accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Interrupt 2
PA0
AN
Reset
PA11
RST
SPI Chip Select
PA4
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 1
PA12
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PB6
SCL
I2C Data
PB7
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

3D Hall 7 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Nucleo-144 front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-144 front image hardware assembly
Nucleo 144 with STM32L4A6ZG MCU front image hardware assembly
Stepper 22 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Nucleo-32 with STM32 MCU Access MB 1 - 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
STM32 M4 Clicker HA MCU/Select 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 3D Hall 7 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • c3dhall7_get_axis_data - 获取轴数据函数

  • c3dhall7_get_status - 获取测量状态函数

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 
 * \brief 3dHall7 Click example
 * 
 * # Description
 * Read the position of magnetic
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes driver init, test communication and configuration device for measurement.
 * 
 * ## Application Task  
 * Reads 3 Axis of the magnetic sensor and logs this data to USBUART every 500ms.
 * 
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "c3dhall7.h"

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

static c3dhall7_t c3dhall7;
static log_t logger;

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

void application_init (  )
{
    c3dhall7_dev_info_t info;
    uint8_t red_data;

    log_cfg_t log_cfg;
    c3dhall7_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.

    c3dhall7_cfg_setup( &cfg );
    C3DHALL7_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    c3dhall7_init( &c3dhall7, &cfg );
    
    c3dhall7_device_reset( &c3dhall7 );

    // Test communication 
    c3dhall7_device_info( &c3dhall7, &info );
    if ( info.device_id == C3DHALL7_DEVICE_ID )
    {
        log_printf( &logger, "---- Communication [ OK ]!!! ----\r\n" );
    }
    else
    {
        log_printf( &logger, "---- Communication [ ERROR ]!!! ----\r\n" );

        for ( ; ; );
    }

    // Configuration 
    c3dhall7_default_cfg ( &c3dhall7 );
}

void application_task ( void )
{
    c3dhall7_axis_t axis;

    c3dhall7_get_axis_data( &c3dhall7, &axis );
    
    log_printf( &logger, "---- Measurement data of magnetic sensor ----\r\n" );
    
    log_printf( &logger, "X axis: %d \r\n", axis.x );

    log_printf( &logger, "Y axis: %d \r\n", axis.y );

    log_printf( &logger, "Z axis: %d \r\n", axis.z );
    
    log_printf( &logger, "---------------------------------------------\r\n");
    Delay_ms( 500 );
}

void main ( void )
{
    application_init( );

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

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

额外支持

资源

喜欢这个项目吗?

'购买此套件' 按钮会直接带您进入购物车,您可以在购物车中轻松添加或移除产品。