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使用NJR4265RF2C1和STM32G431RB提升对动态环境的理解

您的每一次移动都重要:智能世界的微波多普勒检测

Microwave 2 click (for EU) with Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

已发布 11月 08, 2024

点击板

Microwave 2 click (for EU)

开发板

Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G431RB

此解决方案为智能互联生态系统奠定了基础,在这些生态系统中,物体、设备和环境能够无缝响应人类的运动和接近。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Microwave 2 Click 基于 JRC 的 NJR4265RF2C1,这是一款智能 24GHz 微波运动传感器。板载微波运动传感器基于多普勒效应。它发射波并在波从移动物体反射回来时接收。根据多普勒效应原理,物体相对于听者(在这种情况下为传感器)的移动会导致反射波在物体靠近时频率增加,或者在物体远离(离开)时频率减小。比较反射波与发射波的基频可以揭示物体的运动特性。NJR4265RF2C1 模块的集成 MCU 处理信号,减少噪声并增强有效信号,从而实现可靠的检测和稳定的运动感知。然后,它根据收集的数据做出运动方向决定,并将信号传回主 MCU。两个 LED,分别标记为 DL(绿色)和 DA(黄色),连接到专用模块引脚,标记为 DETECT APPROACHING 和 DETECT LEAVING。当传感器检测到相应事件时,这些引脚将发出信号。这些引脚也连

接到 mikroBUS™ 的 AN 和 INT 引脚,分别标记为 DA 和 DL。在 Click board™ 上,这样运动检测事件也可以传送到主 MCU。NJR4265RF2C1 模块能够感知传感器前方高达 10 米的移动物体。检测锥角约为相对于传感器中心垂直轴的 ±35°。物体运动速度应在 0.25 m/s 到 1 m/s 之间。发射波的频率稳定性在中心频率 24.15 至 24.25 GHz 下温度范围为 -20°C 至 +60°C 时在 1MHz 以内,允许在各种条件下进行稳定和准确的检测。由叶子、空气运动、昆虫和其他类似物体等随机物体引起的波反射被片上集成 MCU 抑制,从而提高目标物体检测的可靠性。然而,由于其特性,噪声抑制算法限制了可检测物体的速度和大小,这有时可能是不理想的。考虑到这些限制,该模块最好用于需要检测较大、慢速移动物体的应用,例如行人运动应用、人类或动物检测应用等。主 MCU 可以使

用 UART 接口与 Microwave 2 Click 通信。NJR4265RF2C1 模块的 UART 引脚连接到 mikroBUS™ 的 RX 和 TX 引脚。UART 通信参数固定为 9600 bps、8 数据位、无奇偶校验和一个停止位(9600, 8, N, 1)。MCU 可以使用 UART 命令设置检测阈值、设置传感器模式、获取检测结果和其他传感器数据。NJR4265RF2C1 模块数据手册提供了 UART 命令列表,并对每个命令进行了详细解释。然而,Microwave 2 Click 提供了一个与所有 MikroE 编译器兼容的库,提供一组简化控制和快速开发自定义应用的函数。Microwave 2 Click 可以与 3.3V 和 5V MCU 接口。要选择模块的适当工作电压,可以将标记为 PWR SEL 的 SMD 跳线移动到所需的电压位置,跳线下方清楚标记。

Microwave 2 click (for EU) top side image
Microwave 2 click (for EU) bottom side 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

Object Approaching
PA15
AN
NC
NC
RST
NC
NC
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
Object Leaving
PC14
INT
UART TX
PA3
TX
UART RX
PA2
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Microwave 2 click (for EU) 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

此库包含 Microwave 2 (for EU) Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • microwave2_dl_state - 设置 DL 引脚状态

  • microwave2_da_state - 设置 DA 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 Microwave2 Click example
 * 
 * # Description
 * This application is an accurate and reliable short to medium range motion detection.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes the click board for communication.
 * 
 * ## Application Task  
 * Data sent from the click board is captured and different actions are applied.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "microwave2.h"
#include "string.h"

#define PROCESS_COUNTER 10
#define PROCESS_RX_BUFFER_SIZE 500
#define PROCESS_PARSER_BUFFER_SIZE 500

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

static microwave2_t microwave2;
static log_t logger;
static char current_parser_buf[ PROCESS_PARSER_BUFFER_SIZE ];

// ------------------------------------------------------- ADDITIONAL FUNCTIONS

static void microwave2_parser ( char * buffer ) 
{
    for ( uint16_t cnt = 0; cnt < sizeof( buffer ); cnt++ ) 
    {
        if ( buffer[ cnt ] == '@' ) 
        {
            if ( buffer[ cnt+1 ] == 'C' ) {
                log_printf( &logger, "Approaching \r\n" );
            }
            if ( buffer[ cnt+1 ] == 'L' ) {
                log_printf( &logger, "Moving away \r\n" );
            }
            if ( buffer[ cnt+1 ] == 'N' ) {
                log_printf( &logger, "No movement \r\n");
            }
        }
    }
}

static void microwave2_process ( void )
{
    int32_t rsp_size;
    uint16_t rsp_cnt = 0;
    
    char uart_rx_buffer[ PROCESS_RX_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
    uint16_t check_buf_cnt;   
    uint8_t process_cnt = PROCESS_COUNTER;
    
    // Clear parser buffer
    memset( current_parser_buf, 0 , PROCESS_PARSER_BUFFER_SIZE ); 
    
    while( process_cnt != 0 )
    {
        rsp_size = microwave2_generic_read( &microwave2, &uart_rx_buffer, PROCESS_RX_BUFFER_SIZE );

        if ( rsp_size > 0 )
        {  
            // Validation of the received data
            for ( check_buf_cnt = 0; check_buf_cnt < rsp_size; check_buf_cnt++ )
            {
                if ( uart_rx_buffer[ check_buf_cnt ] == 0 ) 
                {
                    uart_rx_buffer[ check_buf_cnt ] = 13;
                }
            }
            
            // Storages data in parser buffer
            rsp_cnt += rsp_size;
            if ( rsp_cnt < PROCESS_PARSER_BUFFER_SIZE )
            {
                strncat( current_parser_buf, uart_rx_buffer, rsp_size );
            }
            
            
            // Clear RX buffer
            memset( uart_rx_buffer, 0, PROCESS_RX_BUFFER_SIZE );
        } 
        else 
        {
            process_cnt--;
            
            // Process delay 
            Delay_10ms( );
        }
    }
    microwave2_parser(current_parser_buf);
}

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    microwave2_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.

    microwave2_cfg_setup( &cfg );
    MICROWAVE2_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    microwave2_init( &microwave2, &cfg );
}

void application_task ( void )
{
    microwave2_process();
}

void main ( void )
{
    application_init( );

    for ( ; ; )
    {
        application_task( );
    }
}

// ------------------------------------------------------------------------ END

额外支持

资源

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