使用AS5601和STM32G474RE在恶劣环境中实现非接触式旋转测量
精确定位：通过磁传感提升您的控制
已发布 11月 08, 2024
点击板
Magneto 8 Click
开发板
Nucleo 64 with STM32G474RE MCU
编译器
NECTO Studio
微控制器单元
STM32G474RE
通过集成磁位置传感来升级您的解决方案能力，为智能锁、恒温器等创新应用打开可能性，并提供可靠的位置反馈。
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硬件概览
它是如何工作的？
Magneto 8 Click 基于 AMS-AG 的 AS5601，这是一款 12 位可编程无接触编码器 IC。AS5601 是基于霍尔效应的旋转磁位置编码器，它将垂直于芯片表面的磁场分量转换为电压，用于产生增量 A/B 输出和绝对位置指示。霍尔传感器的模拟信号首先被放大和过滤（在被 ADC 转换为二进制数据之前）。然后，这些信号通过 CORDIC 块处理，以计算磁场矢量的角度和幅度。内部逻辑使用 CORDIC 算法提供的角度值生成增量正交信号 A 和 B。此外，AS5601 实现了一个检测功能，该功能指示 AS5601 和磁铁之间的气隙突然变化，当 AS5601 检测到磁
场快速增加时驱动 PUSH 输出引脚高电平，反之亦然。AS5601 使用标准 I2C 2 线接口与 MCU 通信，最大 SCL 频率为 1 MHz。I2C 通信接口支持多种不同模式。除了标准模式、快速模式和快速加模式外，还有三种附加模式：随机/顺序读取、字节/页面写入和与 ANGLE 寄存器相关的自动增量模式。AS5601 可以使用片上 LDO 稳压器从 5V 电源供电，或者可以直接从 3.3V 电源供电。选择可以通过将标记为 VCC SEL 的 SMD 跳线定位到适当位置来完成。在这种情况下，有两个电压选择跳线，因为 AS5601 的电源引脚在 3.3V 和 5V 电源的情况下需要不
同的配置。在 5V 操作中，第二个电源引脚必须通过去耦电容 C2 接地。否则，在 3.3V 操作中，这两个引脚必须连接在一起。注意，所有跳线必须放置在同一侧，否则 Click board™ 可能会无响应。此 Click board™ 可以在 3.3V 或 5V 逻辑电压水平下工作，通过 VCC SEL 跳线选择。这样，3.3V 和 5V 的 MCU 都可以正确使用通信线。此外，该 Click board™ 配备了一个包含易于使用的功能和示例代码的库，可以用作进一步开发的参考。
功能概述
开发板
Nucleo-64 搭载 STM32G474R 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。
微控制器概述
MCU卡片 / MCU
建筑
ARM Cortex-M4
MCU 内存 (KB)
512
硅供应商
STMicroelectronics
引脚数
64
RAM (字节)
128k
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™。
使用的MCU引脚
mikroBUS™映射器
“仔细看看！”
Click board™ 原理图
一步一步来
项目组装
从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 64 with STM32G474RE MCU作为您的开发板开始。
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 Magneto 8 Click 驱动程序的 API。
关键功能:
magneto8_get_magnitude- 获取幅度数据magneto8_get_angle_data- 获取角度数据magneto8_psh_pin_state- 获取 PSH 引脚状态
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
* \brief Magneto8 Click example
*
* # Description
* This example demonstrates the use of Magneto 8 Click board.
*
* The demo application is composed of two sections :
*
* ## Application Init
* Initializes the driver and applies the click default configuration.
*
* ## Application Task
* Reads angle and magnitude data and displays it on the USB UART every 500ms.
*
* \author MikroE Team
*
*/
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES
#include "board.h"
#include "log.h"
#include "magneto8.h"
// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES
static magneto8_t magneto8;
static log_t logger;
// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS
void application_init ( void )
{
log_cfg_t log_cfg;
magneto8_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.
magneto8_cfg_setup( &cfg );
MAGNETO8_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
magneto8_init( &magneto8, &cfg );
magneto8_default_cfg( &magneto8 );
log_printf( &logger, "--- Configuration done ---- \r\n" );
Delay_ms ( 500 );
}
void application_task ( void )
{
float angle;
uint16_t mag;
mag = magneto8_get_magnitude( &magneto8 );
log_printf( &logger, "Magnitude: %d \r\n", mag );
angle = magneto8_get_angle_data( &magneto8 );
log_printf( &logger, "Angle : %.1f deg\r\n", angle );
log_printf( &logger, "---------------------- \r\n" );
Delay_ms ( 500 );
}
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
/*!
* \file
* \brief Magneto8 Click example
*
* # Description
* This example demonstrates the use of Magneto 8 Click board.
*
* The demo application is composed of two sections :
*
* ## Application Init
* Initializes the driver and applies the click default configuration.
*
* ## Application Task
* Reads angle and magnitude data and displays it on the USB UART every 500ms.
*
* \author MikroE Team
*
*/
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES
#include "board.h"
#include "log.h"
#include "magneto8.h"
// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES
static magneto8_t magneto8;
static log_t logger;
// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS
void application_init ( void )
{
log_cfg_t log_cfg;
magneto8_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.
magneto8_cfg_setup( &cfg );
MAGNETO8_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
magneto8_init( &magneto8, &cfg );
magneto8_default_cfg( &magneto8 );
log_printf( &logger, "--- Configuration done ---- \r\n" );
Delay_ms ( 500 );
}
void application_task ( void )
{
float angle;
uint16_t mag;
mag = magneto8_get_magnitude( &magneto8 );
log_printf( &logger, "Magnitude: %d \r\n", mag );
angle = magneto8_get_angle_data( &magneto8 );
log_printf( &logger, "Angle : %.1f deg\r\n", angle );
log_printf( &logger, "---------------------- \r\n" );
Delay_ms ( 500 );
}
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
/*!
* \file
* \brief Magneto8 Click example
*
* # Description
* This example demonstrates the use of Magneto 8 Click board.
*
* The demo application is composed of two sections :
*
* ## Application Init
* Initializes the driver and applies the click default configuration.
*
* ## Application Task
* Reads angle and magnitude data and displays it on the USB UART every 500ms.
*
* \author MikroE Team
*
*/
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES
#include "board.h"
#include "log.h"
#include "magneto8.h"
// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES
static magneto8_t magneto8;
static log_t logger;
// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS
void application_init ( void )
{
log_cfg_t log_cfg;
magneto8_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.
magneto8_cfg_setup( &cfg );
MAGNETO8_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
magneto8_init( &magneto8, &cfg );
magneto8_default_cfg( &magneto8 );
log_printf( &logger, "--- Configuration done ---- \r\n" );
Delay_ms ( 500 );
}
void application_task ( void )
{
float angle;
uint16_t mag;
mag = magneto8_get_magnitude( &magneto8 );
log_printf( &logger, "Magnitude: %d \r\n", mag );
angle = magneto8_get_angle_data( &magneto8 );
log_printf( &logger, "Angle : %.1f deg\r\n", angle );
log_printf( &logger, "---------------------- \r\n" );
Delay_ms ( 500 );
}
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
/*!
* \file
* \brief Magneto8 Click example
*
* # Description
* This example demonstrates the use of Magneto 8 Click board.
*
* The demo application is composed of two sections :
*
* ## Application Init
* Initializes the driver and applies the click default configuration.
*
* ## Application Task
* Reads angle and magnitude data and displays it on the USB UART every 500ms.
*
* \author MikroE Team
*
*/
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES
#include "board.h"
#include "log.h"
#include "magneto8.h"
// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES
static magneto8_t magneto8;
static log_t logger;
// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS
void application_init ( void )
{
log_cfg_t log_cfg;
magneto8_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.
magneto8_cfg_setup( &cfg );
MAGNETO8_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
magneto8_init( &magneto8, &cfg );
magneto8_default_cfg( &magneto8 );
log_printf( &logger, "--- Configuration done ---- \r\n" );
Delay_ms ( 500 );
}
void application_task ( void )
{
float angle;
uint16_t mag;
mag = magneto8_get_magnitude( &magneto8 );
log_printf( &logger, "Magnitude: %d \r\n", mag );
angle = magneto8_get_angle_data( &magneto8 );
log_printf( &logger, "Angle : %.1f deg\r\n", angle );
log_printf( &logger, "---------------------- \r\n" );
Delay_ms ( 500 );
}
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
