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使用 VCNL36687S 和 STM32G431RB 充分发挥接近检测的潜力

接近感应:您的个人数字安全

Proximity 8 Click with Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

已发布 11月 08, 2024

点击板

Proximity 8 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G431RB

探索接近检测的未知领域,见证其如何塑造技术格局。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Proximity 8 Click基于VCNL36687S,这是一款集成了VCSEL的接近传感器,具有Vishay的I2C接口。这是一款面向便携、移动和物联网应用的接近传感器,适用于需要近距离检测的场景。例如,在操作员接近时激活显示屏。传感器本身具有先进的模拟和数字前端电路,使其易于使用:通过I2C的单次操作即可设置触发接近检测。其余时间将处于待机模式,从而节省功耗。VCNL36687S具有12位ADC,因此输出数据为12位格式。有两个寄存器用于保存输出结果。除了四个最高有效位(MSB),PS数据输出高字节寄存器还包含一个位,指示设备进入阳光保护模式。通过写入一组CONFIG寄存器,可以配置VCNL36687S的操作。有四个配置寄存器,用于设置PS采样周期、中

断持久值、智能持久性、中断、工作模式等。VCNL36687S数据手册中给出了所有寄存器及其功能的详细列表。然而,Proximity 8 Click支持兼容mikroSDK的库,其中包含一组用于简化和加速开发的函数。有两对阈值寄存器,用于在测量值超过其设定值时触发中断。这些寄存器包含两个12位值,表示检测窗口的边界。每次超过其中一个值时,将生成中断,INT引脚将被置为低电平。中断标志位指示引发中断的条件。可以设置中断持久性,防止误触发:只有在连续多次测量值超过任一阈值后,INT引脚才会被置为低电平。该引脚连接到mikroBUS™ INT引脚,并由电阻上拉。VCNL36687S传感器的另一个特点是逻辑输出模式:物体的近距离将触发中断(INT引脚上的逻辑低电平)。

当物体移开时,INT引脚将取消置位(INT引脚上的逻辑高电平)。此模式与其他模式的区别在于,用户不必读取状态位来清除中断并取消INT引脚的置位。它将由高/低阈值自动控制。为了提高检测的可靠性,VCNL36687S采用了智能消除方案。它使用存储在寄存器中的值从输出测量中减去,从而减少串扰现象。阳光模式允许设备即使在阳光下暴露时也能使用。VCNL36687S由1.8V供电,因此需要使用电压调节器IC。VCNL36687S的逻辑部分允许其直接在3.3V下运行,因此如果Click board™与使用3.3V逻辑电平的MCU一起使用,则无需进行逻辑电平转换。然而,如果由使用5V逻辑电平的MCU运行,则需要进行适当的逻辑电平电压转换。

Proximity 8 Click top side image
Proximity 8 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

Proximity 8 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

该库包含Proximity 8 Click驱动程序的 API。

关键功能:

  • proximity8_generic_read - 此函数从所需寄存器读取数据

  • proximity8_generic_write - 此函数将数据写入所需寄存器

  • proximity8_get_interrupt_state - 此函数返回中断状态

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 Proximity8 Click example
 * 
 * # Description
 * This application enables usage of the proximity sensor
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initialization Driver init, test comunication and configuration chip for measurement
 * 
 * ## Application Task  
 * Reads Proximity data and this data logs to the USBUART every 1500ms.
 * 
 * *note:* 
 * The reading value and proximity of the data depend on the configuration.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "proximity8.h"

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

static proximity8_t proximity8;
static log_t logger;

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    proximity8_cfg_t cfg;
    uint16_t tmp;
    uint16_t w_temp;

    /** 
     * 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.

    proximity8_cfg_setup( &cfg );
    PROXIMITY8_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    proximity8_init( &proximity8, &cfg );

    //Test Communication
    
    proximity8_generic_read( &proximity8, PROXIMITY8_REG_DEVICE_ID, &tmp );

    if ( tmp == PROXIMITY8_DEVICE_ID )
    {
        log_printf( &logger, "---- Comunication OK!!! ----\r\n" );
    }
    else
    {
        log_printf( &logger, "---- Comunication ERROR!!! ----\r\n" );
        for ( ; ; );
    }

    proximity8_default_cfg( &proximity8 );

    log_printf( &logger, "---- Start measurement ----\r\n" );
}

void application_task ( void )
{
   uint16_t proximity;
   
   proximity8_generic_read( &proximity8, PROXIMITY8_REG_PROX_DATA, &proximity );
   proximity = ( proximity & 0x7FFF );

   log_printf( &logger, " Proximity data: %d\r\n", proximity );
   
   log_printf( &logger, "-------------------------\r\n" );
   Delay_ms( 1500 );
}

void main ( void )
{
    application_init( );

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


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

额外支持

资源

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