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30 分钟

使用ICM-20948和STM32F031K6体验运动感应的未来

无与伦比的低功耗9自由度运动控制

9DOF 2 Click with Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU

已发布 10月 01, 2024

点击板

9DOF 2 Click

开发板

Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F031K6

解锁无限可能性,我们的9DOF低功耗解决方案将运动和磁力计功能结合在一起,在不牺牲您所需精度的情况下,重新定义效率驱动型应用中的可实现性。

A

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硬件概览

它是如何工作的?

9DOF 2 Click 基于ICM-20948,这是一款来自TDK Invensense的高性能9轴MotionTracking™ IC。ICM-20948还支持外部传感器的辅助I2C接口,提供更大的系统灵活性。每个MEMS的输出由独立的Σ-Δ 16位A/D转换器(ADC)处理和数字化。三轴陀螺仪MEMS可以编程以在四个不同的旋转速度范围内测量每个轴的旋转(每角度的度数,DPS):±250、±500、±1000和±2000。三轴加速度计MEMS可以编程以在四个不同的加速度范围内测量每个轴的加速度:±2g、±4g、±8g和±16g。三轴磁力计可以进行±4900 µT的全量程测量。中断功能通

过中断配置寄存器配置。可配置项包括INT引脚配置、中断锁存和清除方法以及中断触发器。中断路由到mikroBUS™的INT引脚。FIFO缓冲区有助于进一步减少处理负载,提供输出数据的临时存储。ICM-20948包含一个512字节大小的FIFO(FIFO大小将根据DMP功能集而有所不同),可以通过串行接口访问。FIFO配置寄存器决定了哪些数据写入FIFO。可能的选择包括陀螺仪数据、加速度计数据、温度读数、辅助传感器读数和FSYNC输入。通过FSYNC引脚可以与外部数字信号同步。此引脚路由到mikroBUS™的PWM引脚,标记为SNC。ICM-20948内

嵌的数字运动处理器(DMP)将运动处理算法的计算从主处理器卸载。DMP从加速度计、陀螺仪和其他第三方传感器(如磁力计)获取数据并处理数据。结果数据可以从FIFO读取。DMP可以访问外部引脚,可用于生成中断。ICM-20948支持SPI和I2C通信接口,但9DOF 2 Click仅使用SPI接口。TXB0108双向电压电平转换器将ICM-20948与3.3V MCU之间的电压电平进行转换。此Click板™仅使用SPI通信接口。它设计为只能在3.3V逻辑电平下操作。在使用逻辑电平为5V的MCU之前,应进行适当的逻辑电压电平转换。

9DOF 2 Click top side image
9DOF 2 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

NC
NC
AN
NC
NC
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
External Sync
PA8
PWM
Interrupt
PA12
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

9DOF 2 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
2x4 RGB Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Nucleo-32 with STM32 MCU 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
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 9DOF 2 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • c9dof2_power - 打开或关闭设备

  • c9dof2_read_gyroscope - 读取陀螺仪数据的功能

  • c9dof2_read_accelerometer - 读取加速度计数据的功能

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 9dof2 Click example
 * 
 * # Description
 * This example demonstrates the use of 9DOF 2 Click board.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initalizes SPI and device drivers, performs safety check, 
 * applies default configuration and writes an initial log.
 * 
 * ## Application Task  
 * Reads the angular and acceleration rates and displays the values of X, Y, and Z axis
 * on the USB UART each second.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "c9dof2.h"

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

static c9dof2_t c9dof2;
static log_t logger;

uint8_t id_val;
float x_accel;
float y_accel;
float z_accel;
float x_gyro;
float y_gyro;
float z_gyro;

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    c9dof2_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.

    c9dof2_cfg_setup( &cfg );
    C9DOF2_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    c9dof2_init( &c9dof2, &cfg );

    c9dof2_dev_rst( &c9dof2 );
    Delay_ms( 1000 );

    id_val = c9dof2_read_byte ( &c9dof2, C9DOF2_WHO_AM_I_ICM20948 );
     
    if ( id_val == C9DOF2_WHO_AM_I_ICM20948_VAL )
    {
        log_printf( &logger, "--------------------\r\n" );
        log_printf( &logger, "   9DOF  2  click   \r\n" );
        log_printf( &logger, "--------------------\r\n" );
        c9dof2_power ( &c9dof2, C9DOF2_POWER_ON );
    }
    else
    {
        log_printf(  &logger, "--------------------\r\n" );
        log_printf(  &logger, "   FATAL ERROR!!!   \r\n" );
        log_printf(  &logger, "--------------------\r\n" );
        for ( ; ; );
    }
    
    c9dof2_def_settings( &c9dof2 );

    log_printf(  &logger, "--- Initialised ---\r\n" );
    log_printf(  &logger, "--------------------\r\n" );

    Delay_ms( 1000 );
}

void application_task ( void )
{
    //  Task implementation.
    
    c9dof2_angular_rate( &c9dof2, &x_gyro, &y_gyro, &z_gyro );

    log_printf( &logger, "Angular rate: \r\n" );

    log_printf( &logger, "X-axis: %.2f \r\n", x_gyro );

    log_printf( &logger, "Y-axis: %.2f \r\n", y_gyro );

    log_printf( &logger, "Z-axis: %.2f \r\n", z_gyro );

    log_printf( &logger, "---------------------\r\n" );

    c9dof2_acceleration_rate( &c9dof2, &x_accel, &y_accel, &z_accel );

    log_printf( &logger, "Acceleration rate: \r\n" );

    log_printf( &logger, "X-axis: %.2f \r\n", x_accel );

    log_printf( &logger, "Y-axis: %.2f \r\n", y_accel );

    log_printf( &logger, "Z-axis: %.2f \r\n", z_accel );

    log_printf( &logger, "---------------------\r\n" );

    Delay_ms( 1000 );
}

void main ( void )
{
    application_init( );

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


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

额外支持

资源

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