初学者
10 分钟

使用OPT3001和STM32G431RB跟踪自然光变化以进行研究和数据分析

光明的明天!

Ambient 2 Click with Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

已发布 11月 08, 2024

点击板

Ambient 2 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G431RB

发现我们的环境光传感器解决方案如何为空间带来新的智能水平,调整照明条件以提高舒适性、生产力和节能效果。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Ambient 2 Click基于来自德州仪器的OPT3001,这是一款具有高精度人眼响应和优秀红外线抑制能力的数字环境光传感器。OPT3001具有灵活且广泛的环境光传感器操作范围,分辨率为0.01勒克斯,完全可检测的照度范围为83865.6勒克斯,动态范围为23位。将传感器的光谱响应与人眼响应匹配非常重要,因为环境光传感器用于测量并帮助创建理想的人体照明体验。这一特性使得这个Click板特别适用于在可见黑暗但红外透明窗口下运行。OPT3001光学滤波系统对光学表面上的非理想颗粒和微阴影并不过于敏感,这导致了相对较小的器件对传感器区域的光学照明的均

匀密度的依赖性,以实现红外线抑制。对于所有光学器件,始终建议保持适当的光学表面清洁以获得最佳结果。Ambient 2 Click通过标准 的I2C 2-Wire接口与MCU通信,最大时钟频率为2.6MHz,可通过软件寄存器完全调整。OPT3001可以被命令连续运行或在单次测量模式下运行。此外,它可以配置为自动全比例范围设置模式,该模式始终选择适用于照明条件的最佳全比例范围设置。这种模式使用户免于编程潜在的迭代测量周期和重新调整全比例范围,直到对于任何给定测量都是最佳的。此外,OPT3001允许通过将标有ADD的板载SMD跳线的位置设置为适当的位置(标有

GND、SCL、SDA和VCC)来选择其I2C从设备地址。根据跳线的位置,用户可以使用四个不同的从设备地址。它还具有一个额外的中断信号,通过mikroBUS™插座上标有INT的INT引脚进行路由,指示特定中断事件的发生,例如检测到光强度的有意义变化。这个Click板只能使用3.3V逻辑电压级别操作。在使用具有不同逻辑电平的MCU之前,板上必须执行适当的逻辑电压级别转换。此外,它配备了一个包含函数和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

Ambient 2 Click top side image
Ambient 2 Click 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

NC
NC
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
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

Ambient 2 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

通过调试模式的应用程序输出

1. 一旦代码示例加载完成,按下 "DEBUG" 按钮将启动构建过程,并将其编程到创建的设置上,然后进入调试模式。

2. 编程完成后,IDE 中将出现一个带有各种操作按钮的标题。点击绿色的 "PLAY" 按钮开始读取通过 Click board™ 获得的结果。获得的结果将在 "Application Output" 标签中显示。

DEBUG_Application_Output

软件支持

库描述

该库包含Ambient 2 Click驱动程序的API。

关键函数:

  • ambient2_generic_write - 通用写入函数

  • ambient2_generic_read - 通用读取函数

  • ambient2_get_sens_results - 传感器结果读取函数

开源

代码示例

这个示例可以在 NECTO Studio 中找到。欢迎下载代码,或者您也可以复制下面的代码。

/*!
 * \file main.c
 * \brief Ambient2 Click example
 *
 * # Description
 * This is a example which demonstrates the use of Ambient 2 Click board.
 * This example measures and calculates abmient light from OPT3001 sensor.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes I2C driver and all used pins for Ambient 2 click. 
 * Also executes a default configuration for this click, which
 * means that click will work in continuous conversion mode, in automatic full
 * scale range, with conversion time of 800ms.
 *
 * ## Application Task
 * Reads sensor data every time when conversion cycle was done
 * and data was ready for reading. Sends results to the uart terminal.
 *
 * \author Nemanja Medakovic
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "ambient2.h"

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

static ambient2_t ambient2;
static log_t console;

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

void application_init( void )
{
    ambient2_cfg_t ambient2_cfg;
    log_cfg_t console_cfg;

    //  Click initialization.
    ambient2_cfg_setup( &ambient2_cfg );
    AMBIENT2_MAP_MIKROBUS( ambient2_cfg, MIKROBUS_1 );
    ambient2_init( &ambient2, &ambient2_cfg );
    ambient2_default_cfg( &ambient2 );

    /** 
     * 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( console_cfg );
    log_init( &console, &console_cfg );
    log_printf( &console, "* * *  Ambient 2 initialization done  * * *\r\n" );
    log_printf( &console, "*******************************************\r\n" );
}

void application_task( void )
{
    if ( ambient2_generic_read( &ambient2, AMBIENT2_REG_CONFIGURATION ) & AMBIENT2_FLAG_MASK_CONV_READY )
    {
        ambient2_get_sens_results( &ambient2 );

        log_printf( &console, "** Ambient Light Sensor : %.2f lux **\r\n", ambient2.sens_data.amb_light_lx );
        log_printf( &console, "** Ambient Light Range : %.2f lux **\r\n", ambient2.sens_data.amb_light_range );
        log_printf( &console, "** Ambient Light Percents : %d %% **\r\n\n", (int16_t)ambient2.sens_data.amb_light_per );
    }
}

void main( void )
{
    application_init( );

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

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

额外支持

资源

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