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使用TLV493D-A1B6和STM32G431RB提供三维磁场的全面视图

三轴磁场感应

3D Hall 2 click with Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

已发布 11月 08, 2024

点击板

3D Hall 2 click

开发板

Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G431RB

探索我们最先进的解决方案,它能够感应沿三个垂直轴的磁场强度,为各种应用提供无与伦比的精度。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

3D Hall 2 Click 基于 Infineon 的 TLV493D-A1B6,这是一款低功耗的 3D 磁传感器。该传感器依赖霍尔效应来精确感应三个垂直轴上的磁场变化。内部传感元件是旋转的霍尔传感器板,连接到一个 12 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 I2C 接口提供 12 位空间数据。还提供了一个额外的 8 位热传感器,用于热补偿。该磁传感器引脚数非常少(仅 6 个),封装在 SOP6 外壳中。因此,I2C 接口也用于复位,而中断引脚与 I2C 时钟线复用。中断是一个有用的功能,用于向主微控制器发出数据就绪事件的信号。为了更稳健的数据传输,设备还包含一个帧计数器,在每次传感器采样周期后增加。如果采样周期因任何原因停止,帧计数器将指示此问题,

应用程序能够采取必要的步骤。还实现了奇偶校验机制,以进一步提高数据传输的稳健性。传感器提供基于磁场强度的原始数据输出。测量受许多因素影响:IC 之间的制造差异会影响读数,即使同一 IC 内的霍尔板之间的微小差异也可能影响精度,尽管 IC 包含高度匹配的传感元件。此外,高度可能会影响读数,温度变化也是如此。因此,传感器 IC 配备了热传感器,用于测量环境温度的影响。与其他元素的影响导致的误差不同,热影响不是线性的,因此主固件应利用查找表(LUT)来处理几个热值,以实现线性响应。热传感器允许通过使用这种 LUT 表补偿将角度测量的误差范围从 ±2˚ 降低到 ±3˚。数据表包含完整的校准过程、基于原始传感器数据的角度计算以及用于转换热和磁数据的公

式。有两个配置寄存器用于设置工作参数。中断功能、热传感器可用性、电源模式、I2C 接口速度、数据奇偶校验和其他工作参数都包含在数据表中称为 MOD1 和 MOD2 的两个配置寄存器中。设备的 I2C 地址可以通过覆盖这两个寄存器中的相应 I2C 地址位来更改。I2C 从地址在启动时通过在前 200 µs 内采样 SDA(I2C 串行数据)引脚的状态来确定,此后地址保持固定直到下一个复位周期。I2C 引脚(SCL 和 SDA)连接到 Click board™ 的 mikroBUS™,以便于与开发系统接口。此 Click board™ 只能在 3.3V 逻辑电压电平下工作。使用不同逻辑电平的 MCU 之前,板子必须进行适当的逻辑电压电平转换。此外,它配备了一个库,包含函数和示例代码,可用作进一步开发的参考。

3D Hall 2 Click top side image
3D Hall 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
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

3D Hall 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

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 3D Hall 2 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • c3dhall2_read_data - 从寄存器读取数据的功能

  • c3dhall2_get_axis_temp_data - 获取温度和轴数据的功能

  • c3dhall2_configuration - 配置芯片进行测量的功能

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 C3dHall2 Click example
 * 
 * # Description
 * 
 * This application reads X/Y/Z hall axis and temperature
 * data and converts it to human readable format.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes the driver and configures the click board.
 * 
 * ## Application Task  
 * Reads X/Y/Z hall axis and Temperature data.
 * All data logs on the USBUART every 200ms.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "c3dhall2.h"

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

static c3dhall2_t c3dhall2;
static log_t logger;

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    c3dhall2_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.

    c3dhall2_cfg_setup( &cfg );
    C3DHALL2_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    c3dhall2_init( &c3dhall2, &cfg );
    c3dhall2_default_cfg( &c3dhall2 );

}

void application_task ( void )
{
    float xyz_axis[ 3 ] = { 0 };
    float temperature = 0;
    if ( C3DHALL2_OK == c3dhall2_get_axis_temp_data( &c3dhall2, &xyz_axis[ 0 ], &temperature ) )
    {
        log_printf( &logger, " Axis X: %.2f mT\r\n", xyz_axis[ 0 ] );
        log_printf( &logger, " Axis Y: %.2f mT\r\n", xyz_axis[ 1 ] );
        log_printf( &logger, " Axis Z: %.2f mT\r\n", xyz_axis[ 2 ] );
        log_printf( &logger, " Temperature: %.2f C\r\n\n", temperature );
        Delay_ms ( 200 );
    }
}

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
/*!
 * \file 
 * \brief C3dHall2 Click example
 * 
 * # Description
 * 
 * This application reads X/Y/Z hall axis and temperature
 * data and converts it to human readable format.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes the driver and configures the click board.
 * 
 * ## Application Task  
 * Reads X/Y/Z hall axis and Temperature data.
 * All data logs on the USBUART every 200ms.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "c3dhall2.h"

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

static c3dhall2_t c3dhall2;
static log_t logger;

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    c3dhall2_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.

    c3dhall2_cfg_setup( &cfg );
    C3DHALL2_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    c3dhall2_init( &c3dhall2, &cfg );
    c3dhall2_default_cfg( &c3dhall2 );

}

void application_task ( void )
{
    float xyz_axis[ 3 ] = { 0 };
    float temperature = 0;
    if ( C3DHALL2_OK == c3dhall2_get_axis_temp_data( &c3dhall2, &xyz_axis[ 0 ], &temperature ) )
    {
        log_printf( &logger, " Axis X: %.2f mT\r\n", xyz_axis[ 0 ] );
        log_printf( &logger, " Axis Y: %.2f mT\r\n", xyz_axis[ 1 ] );
        log_printf( &logger, " Axis Z: %.2f mT\r\n", xyz_axis[ 2 ] );
        log_printf( &logger, " Temperature: %.2f C\r\n\n", temperature );
        Delay_ms ( 200 );
    }
}

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

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