初学者
10 分钟

通过使用WS2812B-2020、EC12D1564402和STM32F031K6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 32 with STM32F031K6 MCU

已发布 10月 01, 2024

点击板

Rotary RGB Click

开发板

Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F031K6

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 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

Encoder Output B
PA0
AN
Data OUT
PA11
RST
ID COMM
PA4
CS
Data IN
PB3
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Encoder Output A
PA8
PWM
Switch Output
PA12
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-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
Stepper 22 Click complete accessories setup image 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 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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