初学者
10 分钟

使用ASM330LHHXG1和STM32G431RB提供精确的加速度、角速度和方位测量

带有嵌入式机器学习核心和双工作模式的6轴汽车惯性测量单元(IMU)

Smart DOF 5 Click with Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

已发布 11月 08, 2024

点击板

Smart DOF 5 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G431RB

实现精准的运动和方向检测,非常适合于惯性导航、车辆远程信息处理以及防盗系统

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Smart DOF 5 Click 基于 STMicroelectronics 的高精度 6 轴惯性测量单元 (IMU) ASM330LHHXG1,专为汽车应用中的精确运动和方向检测而设计。该传感器符合 AEC-Q100 标准,具有 3 轴数字加速度计和 3 轴数字陀螺仪。通过 ST 专有的微机电技术制造其感应元件,结合 CMOS 技术打造 IC 接口,确保了与传感器特性精确匹配的电路,提升了整体性能。传感器支持高性能模式和低功耗模式两种操作模式,适应不同功率效率和数据精度需求。ASM330LHHXG1 提供灵活的全量程加速度范围(±2/±4/±8/±16g)和广泛的角速度范围(±125/±250/±500/±1000/±2000/±4000dps),适用于各种汽车应用,包括航位推算、远程信息处理、车联网 (V2X)、防盗系统和运动激活功能。该传感器还具有卓越的输出稳定性,噪声极低,并支持全数据同步。此 Click 板™ 采用独特设

计,支持 MIKROE 推出的新功能“Click Snap”。与标准版 Click 板不同,该功能使主要传感器区域可以通过折断 PCB 实现移动,实现更多的实施可能性。通过 Snap 功能,ASM330LHHXG1 可以通过直接访问标有 1-8 的引脚自主运行。此外,Snap 部分包括一个特定的螺钉孔位置,使用户能够将 Snap 板固定在所需位置。此板支持通过 SPI(最大时钟频率为 10MHz)或 I2C(最大时钟频率为 400kHz)接口与主 MCU 进行通信,默认选项为 I2C。可以通过调整 COMM SEL 跳线选择所需的通信接口。为增强灵活性,特别是对于 Click Snap 格式的可拆卸 Snap 部分,板上还提供了一个额外的 COMM 1 跳线。该跳线的功能类似于 COMM SEL,允许在独立使用 Snap 部分时独立选择通信接口。为确保正常功能,所有 COMM 跳线必须设置为相同接口。对于使用 I2C 接口

的用户,板上还提供了 ADDR 跳线,使用户能够根据特定应用配置 I2C 地址。除了通信之外,该板还配有一个 INT 引脚,用作事件检测中断,这是可靠运动激活功能的关键。硬件事件识别功能包括自由落体、6D 方向、活动和非活动状态以及唤醒触发器。除上述功能外,Snap 部分还包含一个未焊接的 8 引脚头,允许用户使用 ASM330LHHXG1 的 I2C 主接口来控制外部传感器。这为集成额外的传感器模块提供了更多的灵活性,使扩展板卡功能以适应更复杂的应用变得更加容易。此 Click 板™ 只能在 3.3V 逻辑电压电平下运行。在使用不同逻辑电平的 MCU 之前,必须执行适当的逻辑电压电平转换。此外,它配有一个包含易于使用的函数和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

Smart DOF 5 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32G431RB 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 STM32G431RB MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

STM32G431RB front image

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

32k

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

NC
NC
AN
ID SEL
PC12
RST
SPI Select / ID COMM
PB12
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
PC14
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PB8
SCL
I2C Data
PB9
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Smart DOF 5 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 STM32G431RB MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32G474RE MCU front image hardware assembly
BarGraph 5 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Nucleo-64 with STM32GXXX MCU MB 1 Micro 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

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 Smart DOF 5 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • smartdof5_get_int_pin - 此功能返回中断1引脚的逻辑状态。

  • smartdof5_get_data - 此功能读取加速度计、陀螺仪和温度测量数据。

  • smartdof5_set_accel_fsr - 此功能设置加速度计的全量程范围。

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 Smart DOF 5 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of Smart DOF 5 click board by reading and displaying 
 * the accelerometer and gyroscope data (X, Y, and Z axis) as well as a temperature measurement
 * in degrees Celsius.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and performs the click default configuration.
 *
 * ## Application Task
 * Waits for a data ready indication and then reads the accelerometer, gyroscope, and temperature
 * measurements. The results are displayed on the USB UART at 12.5 Hz output data rate.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "smartdof5.h"

static smartdof5_t smartdof5;
static log_t logger;

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    smartdof5_cfg_t smartdof5_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.
    smartdof5_cfg_setup( &smartdof5_cfg );
    SMARTDOF5_MAP_MIKROBUS( smartdof5_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag = smartdof5_init( &smartdof5, &smartdof5_cfg );
    if ( ( I2C_MASTER_ERROR == init_flag ) || ( SPI_MASTER_ERROR == init_flag ) )
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( SMARTDOF5_ERROR == smartdof5_default_cfg ( &smartdof5 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void )
{
    smartdof5_data_t meas_data;
    if ( smartdof5_get_int_pin ( &smartdof5 ) ) 
    {
        if ( SMARTDOF5_OK == smartdof5_get_data ( &smartdof5, &meas_data ) )
        {
            log_printf( &logger, " Accel X: %.3f g\r\n", meas_data.accel.x );
            log_printf( &logger, " Accel Y: %.3f g\r\n", meas_data.accel.y );
            log_printf( &logger, " Accel Z: %.3f g\r\n", meas_data.accel.z );
            log_printf( &logger, " Gyro X: %.1f dps\r\n", meas_data.gyro.x );
            log_printf( &logger, " Gyro Y: %.1f dps\r\n", meas_data.gyro.y );
            log_printf( &logger, " Gyro Z: %.1f dps\r\n", meas_data.gyro.z );
            log_printf( &logger, " Temperature: %.2f degC\r\n\n", meas_data.temperature );
        }
    }
}

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

额外支持

资源

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