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通过使用LIS2MDL和STM32G474RE使看不见的磁场世界变得生动

3D磁场洞察现已可用!

3D Hall 3 Click with Nucleo 64 with STM32G474RE MCU

已发布 11月 08, 2024

点击板

3D Hall 3 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G474RE MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G474RE

了解我们的解决方案如何通过提供三轴综合磁场数据来使您的项目面向未来,确保在不断变化的世界中准确性和适应性。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

3D Hall 3 Click基于STMicroelectronics的LIS2MDL,这是一款低功耗3D磁传感器。该传感器依赖霍尔效应准确感知三个垂直轴上的磁场变化。内部磁场感应元件被复用并连接到16位低噪声模数转换器(ADC),该转换器依次对每个传感器进行采样,通过数字接口提供16位空间数据。此外,还有一个用于热补偿的热传感器。该磁传感器的引脚数非常少。因此,SPI和I2C线复用在同一引脚上。此外,SPI数据输入(SDI)和SPI数据输出(SDO)共享同一引脚。为了允许SPI读取和SPI写入功能,3D Hall 3 Click集成了另一个IC:NXP的74HC4053,这是一个三路2通道复用器/解复用器IC,与标记为CSS的mikroBUS™ RST引脚一起使用。这允许复用LIS2MDL的SDI/SDO引脚,并将两个结果引脚分别引导到mikroBUS™的适当引脚(SDI和SDO)。其余的通信接口选择过程依赖于切换适当的SMD跳线,这些跳线在I2C/SPI标签下分组。注意,所有的I2C/SPI组跳线需要切换到同一侧:所有三个要么焊接为I2C,要么焊接为SPI。如果其中一个与

其余的在相反的位置,则可能无法与IC通信。随着物联网(IoT)的引入,功耗成为一个大问题。能够在低功耗模式下工作对于任何类型的IoT网络中的每个设备都是必须的。LIS2MDL磁传感器具有两种工作模式,并带有低通滤波器(LPF)。功耗与数据输出刷新率(ODR)密切相关。在低功耗模式下运行,且关闭LPF和偏移消除时,传感器本身的功耗降至25 μA。在相同的ODR频率下,开启LPF和偏移消除将使功耗加倍至50 μA,这仍然属于微功耗。然而,过滤和偏移消除选项为高分辨率和低分辨率模式提供了更少的噪声和更准确的读数。LIS2MDL磁传感器还具有强大的可编程中断引擎,允许通过中断引脚(INT/DRDY)传递的许多事件源,该引脚从传感器路由到mikroBUS™ INT引脚。中断引擎的一个非常有用的功能是数据准备事件的信号。这样,主MCU不必轮询传感器以获取数据采集。当数据准备好读取时,传感器可以简单地触发中断。中断引擎允许对中断信号进行其他自定义,例如极性、脉冲/锁存模式等。传感器根据磁场的强

度提供原始数据输出。测量受许多因素的影响:IC之间的轻微制造差异会影响读数,即使是同一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,高度可能会影响读数,温度变化也会影响。因此,传感器IC配备了热传感器,用于测量环境温度的影响。与其他参数的影响引起的误差不同,温度的影响不是线性的,因此建议使用LUT表进行适当的固件开发方法。LIS2MDL磁传感器的配置寄存器中包含电源模式、输出数据率、每个轴的中断阈值以及其他工作参数,包括I2C接口的可用性。传感器高度可配置,具有许多配置选项。LIS2MDL数据手册包含对所有寄存器及其功能的详细解释。然而,3D Hall 3软件库包含简化的函数,允许直接执行读取操作,减少了设备正确初始化和配置所需的步骤。该Click板™只能在3.3V逻辑电压水平下运行。在使用具有不同逻辑电平的MCU之前,板必须执行适当的逻辑电压电平转换。此外,它配备了包含功能和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

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

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。

Nucleo 64 with STM32G474RE MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

STM32G474RE front image

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™。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
SDI/SDO Selection
PC12
RST
SPI Chip Select
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

3D Hall 3 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 STM32G474RE 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
LTE Cat.1 6 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Board mapper by product8 hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
NECTO Compiler Selection Step Image 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3D Hall 3 Click驱动程序的 API。

关键功能:

  • c3dhall3_read_xyz - 读取模块的xyz值

  • c3dhall3_write_offset - 向模块写入偏移值

  • c3dhall3_interrupt_threshold - 设置所需的阈值

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 3DHall3 Click example
 * 
 * # Description
 * This example returns values of X,Y and Z axes.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes driver and sets basic configuration.
 * 
 * ## Application Task  
 * Reads the values of the X,Y and Z axes.
 * 
 * 
 * \author Petar Suknjaja
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "c3dhall3.h"

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

static c3dhall3_t c3dhall3;
static log_t logger;

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    c3dhall3_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.

    c3dhall3_cfg_setup( &cfg );
    C3DHALL3_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    c3dhall3_init( &c3dhall3, &cfg );
    c3dhall3_default_cfg ( &c3dhall3 );
    log_info( &logger, "---- System Init ----" );
}

void application_task ( void )
{
    int16_t axes_xyz[ 3 ]; 
    
    c3dhall3_read_xyz( &c3dhall3, axes_xyz );
    log_printf( &logger, "X: %d \r\n", axes_xyz[ 0 ] );
    log_printf( &logger, "Y: %d \r\n", axes_xyz[ 1 ] );
    log_printf( &logger, "Z: %d \r\n", axes_xyz[ 2 ] );

    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

额外支持

资源

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