初学者
10 分钟

使用MLX90641和STM32G474RE实现非接触温度测量和热成像

非接触温度测量和热成像

IR Grid 4 Click with Nucleo 64 with STM32G474RE MCU

已发布 11月 08, 2024

点击板

IR Grid 4 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G474RE MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G474RE

基于55°视场内的温度变化捕捉并显示热成像

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

IR Grid 4 Click基于Melexis的MLX90641,这是一个完全校准的热红外阵列,采用符合行业标准的4引脚TO39封装,具有数字接口和55°视角。它通过二维16x12矩阵(192个像素)捕捉温度数据,并将这些信息作为数字输出。该模块能够精确测量-40°C至+300°C范围内的温度,在典型的测量条件下确保1°C的精度。凭借其非接触式温度测量或热成像的能力,IR Grid 4 Click非常适合用于高精度的非接触式温度测量、入侵/运动检测、工业移动部件的温度控制、可视化红外温度计等应用。此Click板™设计为一种独特的

格式,支持MIKROE新推出的“Click Snap”功能。与标准版的Click板不同,此功能允许通过断开PCB使主要传感器区域可移动,开辟了许多新的实现可能性。得益于Snap功能,MLX90641能够通过访问标记为1-8的引脚自主运行。此外,Snap部分还包含指定和固定的螺丝孔位置,使用户能够将Snap板固定在所需位置。IR Grid 4 Click使用标准的2线I2C接口与主MCU通信,支持最高1MHz频率的标准模式。除了I2C接口引脚外,该板还使用了两个用户可配置引脚LD1和LD2,并配有相应的红色LED指示灯。这些LED作为

可自定义的视觉信号,允许用户指示主传感器MLX90641的特定操作状态。用户可以将LED编程为在特定条件下点亮,例如当传感器检测到特定温度阈值或进入某一模式时,提供操作期间的即时视觉反馈。此Click板™只能在3.3V逻辑电平下运行。在使用具有不同逻辑电平的MCU之前,板上必须进行适当的逻辑电平转换。此外,它还配备了包含函数和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

IR Grid 4 Click hardware overview 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
LD2 Indicator Control
PC12
RST
ID COMM
PB12
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
LD1 Indicator Control
PC8
PWM
NC
NC
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

IR Grid 4 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

软件支持

库描述

该库包含 IR Grid 4 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • irgrid4_get_measurement - 此函数读取RAM帧数据,并计算环境温度和16x12红外网格对象温度。

  • irgrid4_set_refresh_rate - 此函数设置红外数据的刷新率。

  • irgrid4_enable_led1 - 此函数启用LED1。

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 IR Grid 4 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of IR Grid 4 Click by reading and displaying
 * the ambient and object temperature measurements in a 16x12 pixels grid format.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and performs the Click default configuration.
 *
 * ## Application Task
 * Reads the ambient and object temperature measurements every 500ms and displays
 * the results on the USB UART in a form of a 16x12 pixels grid.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "irgrid4.h"

static irgrid4_t irgrid4;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    irgrid4_cfg_t irgrid4_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.
    irgrid4_cfg_setup( &irgrid4_cfg );
    IRGRID4_MAP_MIKROBUS( irgrid4_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == irgrid4_init( &irgrid4, &irgrid4_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( IRGRID4_ERROR == irgrid4_default_cfg ( &irgrid4 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    float image[ 192 ] = { 0 };
    float ambient_temp = 0;
    if ( IRGRID4_OK == irgrid4_get_measurement ( &irgrid4, &ambient_temp, image ) )
    {
        log_printf( &logger, " Ambient temperature: %.2f degC\r\n", ambient_temp );
        log_printf( &logger, "--- Object temperature image ---\r\n" );
        for ( uint8_t pixel_cnt = 0; pixel_cnt < 192; pixel_cnt++ ) 
        {
            log_printf( &logger, "%.2f", image[ pixel_cnt ] );
            if ( 15 == ( pixel_cnt % 16 ) ) 
            {
                log_printf( &logger, "\r\n" );
            }
            else 
            {
                log_printf( &logger, " | " );
            }
        }
        log_printf( &logger, "--------------------------------\r\n" );
    }
}

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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