使用 TPIS1S1385 和 STM32G431RB 实现精确的存在感应和运动检测
创造安全、智能和高效的环境
已发布 11月 08, 2024
点击板
Presence Click
开发板
Nucleo 64 with STM32G431RB MCU
编译器
NECTO Studio
微控制器单元
STM32G431RB
我们的红外解决方案是一种多功能工具，旨在在各种应用中实现精确的存在感应、运动检测和远程过温保护。
A
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硬件概览
它是如何工作的？
Presence Click基于Excelitas Technologies的CaliPile™多功能红外传感器系列中的TPiS 1S 1385设备。尽管其设计非常紧凑（4.4 x 2.6 x 1.75 mm²），但它具有集成的信号处理ASIC，可以检测到CaliPile™系列所有传感器常见的几种不同事件。TPiS 1S 1385具有近场运动检测、存在检测和远程温度测量功能。红外光从物体发射并被热电堆传感器检测，经过高灵敏度的17位ADC转换，并进行数字处理以允许事件检测。事件检测可以通过I2C接口访问相应的配置寄存器进行微调。CaliPile™系列传感器可以利用嵌入的处理引擎来检测几种不同的事件，包括运动、存在和温度冲击事件。每个事件基于测量温度然后与经过时间间隔后的值进行比较。在处理数据时，设备不会消耗太多电力；在采样间隔期间消耗的电力明显更多。由于测量只在几个时间点进行，总体上消耗的电力不多。这个特点允
许在电池供电系统上使用传感器IC。特别有趣的一个功能是环境温度冲击检测。它允许检测温度的快速变化，可用于远程检测一些电力装置或类似不可接近位置的过温事件。TPiS 1S 1385能够进行数据处理。然而，主机MCU上运行的固件必须执行一些计算，考虑来自EEPROM的校准参数，以确定目标物体的温度。热电堆传感器对红外光反射作出反应；因此，需要考虑一些外部参数。关于这些参数及如何计算输出的更多信息可以在TPiS 1S 1385数据手册中找到。中断引脚允许将检测到的事件报告给主机MCU。这对于基于接近唤醒的应用程序至关重要。只有在读取中断状态寄存器后，中断才会被清除。中断引脚是一个主动低电平输出，路由到mikroBUS™的INT引脚。当不被断言时，它由板载电阻拉到高逻辑电平。上电后，设备只响应通用呼叫地址，即0x00。收到通用呼叫后，它会加载存
储在EEPROM寄存器中的I2C地址。根据此寄存器中的最高有效位（MSB），物理引脚A0和A1的状态将替换两个最低有效位（LSB）的值。引脚A0和A1路由到标有ADR SEL的SMD跳线组，当I2C总线上存在多个设备时，开发人员可以选择I2C从地址。TPiS 1S 1385的数据手册说明了EEPROM寄存器及A0和A1引脚的使用。然而，Click板™由一组mikroSDK库函数支持，这些函数简化了该IC的使用，并附带了一个演示示例，可用作自定义设计的参考。除了TPiS 1S 1385，Presence Click还具有另外两个IC：PCA9306和74LVCH1T45。PCA9306是用于I2C信号的双向电平转换器，而74LVCH1T45是用于INT线的单比特电平转换器。两个IC均由NXP生产。它们允许3.3V和5V的MCU与Click板™接口，大大扩展了其可用性。
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。
微控制器概述
MCU卡片 / MCU
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™。
使用的MCU引脚
mikroBUS™映射器
“仔细看看！”
Click board™ 原理图
一步一步来
项目组装
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。
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 Presence Click 驱动程序的 API。
关键功能：
presence_ambient_temperature- 此函数返回环境温度（摄氏度）。presence_object_temperature- 此函数返回物体温度。
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 Presence Click example
*
* # Description
* This application enables usage of sensor for motion and presence sensing
* and measuring of object's and ambient temperature.
*
* The demo application is composed of two sections :
*
* ## Application Init
* Initializes driver and performs the click default configuration.
*
* ## Application Task
* Checks whether a new event (motion, presence or over-temperature) is detected.
* If there's no event detected it reads the ambient and object temperature and displays
* the results on the USB UART.
*
* \author MikroE Team
*
*/
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES
#include "board.h"
#include "log.h"
#include "presence.h"
// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES
static presence_t presence;
static log_t logger;
// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS
void application_init ( void )
{
log_cfg_t log_cfg;
presence_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.
presence_cfg_setup( &cfg );
PRESENCE_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
presence_init( &presence, &cfg );
if ( PRESENCE_ERROR == presence_default_cfg ( &presence ) )
{
log_error( &logger, " Default configuration." );
for ( ; ; );
}
log_info( &logger, " Application Task " );
}
void application_task ( void )
{
uint8_t int_status = 0;
uint8_t tp_presence = 0;
uint8_t tp_motion = 0;
float t_amb = 0;
float t_obj = 0;
if ( PRESENCE_OK == presence_generic_read( &presence, PRESENCE_REG_INTERRUPT_STATUS, &int_status, 1 ) )
{
if ( int_status & PRESENCE_INT_MASK1_PRESENCE )
{
if ( PRESENCE_OK == presence_generic_read( &presence, PRESENCE_REG_TP_PRESENCE, &tp_presence, 1 ) )
{
log_info( &logger, "Presence detected! Level: %u", ( uint16_t ) tp_presence );
}
}
else if ( int_status & PRESENCE_INT_MASK1_MOTION )
{
if ( PRESENCE_OK == presence_generic_read( &presence, PRESENCE_REG_TP_MOTION, &tp_motion, 1 ) )
{
log_info( &logger, "Motion detected! Level: %u", ( uint16_t ) tp_motion );
}
}
else if ( int_status & PRESENCE_INT_MASK1_TP_OT )
{
log_info( &logger, "Temp threshold exceeded!" );
}
else
{
if ( PRESENCE_OK == presence_ambient_temperature( &presence, &t_amb ) )
{
log_printf( &logger, "Ambient temperature: %.2f degC\r\n", t_amb );
}
if ( PRESENCE_OK == presence_object_temperature( &presence, &t_obj ) )
{
log_printf( &logger, "Object temperature: %.2f degC\r\n\n", t_obj );
}
}
}
Delay_ms ( 1000 );
}
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 Presence Click example
*
* # Description
* This application enables usage of sensor for motion and presence sensing
* and measuring of object's and ambient temperature.
*
* The demo application is composed of two sections :
*
* ## Application Init
* Initializes driver and performs the click default configuration.
*
* ## Application Task
* Checks whether a new event (motion, presence or over-temperature) is detected.
* If there's no event detected it reads the ambient and object temperature and displays
* the results on the USB UART.
*
* \author MikroE Team
*
*/
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES
#include "board.h"
#include "log.h"
#include "presence.h"
// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES
static presence_t presence;
static log_t logger;
// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS
void application_init ( void )
{
log_cfg_t log_cfg;
presence_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.
presence_cfg_setup( &cfg );
PRESENCE_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
presence_init( &presence, &cfg );
if ( PRESENCE_ERROR == presence_default_cfg ( &presence ) )
{
log_error( &logger, " Default configuration." );
for ( ; ; );
}
log_info( &logger, " Application Task " );
}
void application_task ( void )
{
uint8_t int_status = 0;
uint8_t tp_presence = 0;
uint8_t tp_motion = 0;
float t_amb = 0;
float t_obj = 0;
if ( PRESENCE_OK == presence_generic_read( &presence, PRESENCE_REG_INTERRUPT_STATUS, &int_status, 1 ) )
{
if ( int_status & PRESENCE_INT_MASK1_PRESENCE )
{
if ( PRESENCE_OK == presence_generic_read( &presence, PRESENCE_REG_TP_PRESENCE, &tp_presence, 1 ) )
{
log_info( &logger, "Presence detected! Level: %u", ( uint16_t ) tp_presence );
}
}
else if ( int_status & PRESENCE_INT_MASK1_MOTION )
{
if ( PRESENCE_OK == presence_generic_read( &presence, PRESENCE_REG_TP_MOTION, &tp_motion, 1 ) )
{
log_info( &logger, "Motion detected! Level: %u", ( uint16_t ) tp_motion );
}
}
else if ( int_status & PRESENCE_INT_MASK1_TP_OT )
{
log_info( &logger, "Temp threshold exceeded!" );
}
else
{
if ( PRESENCE_OK == presence_ambient_temperature( &presence, &t_amb ) )
{
log_printf( &logger, "Ambient temperature: %.2f degC\r\n", t_amb );
}
if ( PRESENCE_OK == presence_object_temperature( &presence, &t_obj ) )
{
log_printf( &logger, "Object temperature: %.2f degC\r\n\n", t_obj );
}
}
}
Delay_ms ( 1000 );
}
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
