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2024-10-16
发表了主题帖： 2024 Digikey 感知万物，乐享生活”作创意大赛电路设计

一、模块选择 1.1 模块介绍我是使用的温湿度模块是BME280和BME680，其工作电路基本一致，最大区别为封装大小温湿度模块通讯我的设计是将SPI和IIC功能都引出，本文主要是通过IIC进行应用，那么地址其中一个为高一个为低。默认地址是0x77和0x76 我的人脸感知模块是使用的SEN-21231传感器，此模块自带处理器，我们只需使用IIC接收特定格式的数据即可第三个模块是声光定位模块是使用的MicArray 麦克风阵列，此模块分别为LED控制和MIC控制，使用IIC和IIS发送接收数据即可主控单片机为STM32H7S3L8 1.2 BME电路设计电路主要设计是BME280以及BME680两器件首先设计模块大小，我将两模块的大小设计为一样然后是模块的供电设计，使用LDO供电其次是将传感器的引脚引出。下面设计使用一个N沟道的MOS管来实现电平转换，来预留IIC以及SPI接口工作原理：当SCK线（MCU侧，3.3V）为高电平时，MOSFET的源极为3.3V，栅极电压为0V（通过R7下拉），此时MOSFET不导通，SCL线上的电压通过R8上拉至5V。当SCK线为低电平时，MOSFET的源极被拉低到0V，栅极-源极电压为正值（接近3.3V），MOSFET导通，SCL线也被拉低到0V。然后是IIC地址的设置，通过在ADDR进行上下拉来设置地址，两个模块分别焊接一个为高一个为低即可。最后是将SPI以及IIC控制口引出。然后布局拉线即可获得自己的一张PCB，焊接测试。 BME680传感器的电路基本一致就可以 1.3 人脸感知模块使用首先我看了官网的数据，到手模块电路有五个引脚，分别为3.3V、SCL、SDA、INT、GND，很明显就是IIC通信和一个中断触发时输出高电平，该传感器支持高达 400k 波特的 I2C 总线速度，中断触发的要求就是监测到人脸，在触发同时模块的LED灯会绿灯常亮。此模块检测人脸时模块的位置必须是LED处于右上方，否则默认未检测到。以下为示波器测试中断引脚的波形图与LED实测图。 1.4 声光定位电路使用拿到模块后官网下载原理图，第一眼我看成了IIC通讯，因为有数据和时钟信号线，最终从数据手册得知这是一种双线通讯协议。此模块的控制方式是LED会根据给的数据进行按照电路顺序进行传输到每个LED，而不用通过地址进行选择驱动设备。接着就是麦克风的控制，MSM261S4030H0是一种全指向的麦克风，那么就意味着这个麦克风可以检测任意位置的声音。输出的数据类型是PDM，即脉冲密度调制，一种数字音频信号输出方式，效率很高。此麦克风适用于我们常见的语音助手、智能音箱以及语音激活设备中。此传感器不是标准的IIS传输，需要根据时序图进行代码修改查看传感器手册来编写代码驱动模块一、模块选择 1.1 模块介绍我是使用的温湿度模块是BME280和BME680，其工作电路基本一致，最大区别为封装大小温湿度模块通讯我的设计是将SPI和IIC功能都引出，本文主要是通过IIC进行应用，那么地址其中一个为高一个为低。默认地址是0x77和0x76 我的人脸感知模块是使用的SEN-21231传感器，此模块自带处理器，我们只需使用IIC接收特定格式的数据即可第三个模块是声光定位模块是使用的MicArray 麦克风阵列，此模块分别为LED控制和MIC控制，使用IIC和IIS发送接收数据即可主控单片机为STM32H7S3L8 1.2 BME电路设计电路主要设计是BME280以及BME680两器件首先设计模块大小，我将两模块的大小设计为一样然后是模块的供电设计，使用LDO供电其次是将传感器的引脚引出。下面设计使用一个N沟道的MOS管来实现电平转换，来预留IIC以及SPI接口工作原理：当SCK线（MCU侧，3.3V）为高电平时，MOSFET的源极为3.3V，栅极电压为0V（通过R7下拉），此时MOSFET不导通，SCL线上的电压通过R8上拉至5V。当SCK线为低电平时，MOSFET的源极被拉低到0V，栅极-源极电压为正值（接近3.3V），MOSFET导通，SCL线也被拉低到0V。然后是IIC地址的设置，通过在ADDR进行上下拉来设置地址，两个模块分别焊接一个为高一个为低即可。最后是将SPI以及IIC控制口引出。然后布局拉线即可获得自己的一张PCB，焊接测试。 BME680传感器的电路基本一致就可以 1.3 人脸感知模块使用首先我看了官网的数据，到手模块电路有五个引脚，分别为3.3V、SCL、SDA、INT、GND，很明显就是IIC通信和一个中断触发时输出高电平，该传感器支持高达 400k 波特的 I2C 总线速度，中断触发的要求就是监测到人脸，在触发同时模块的LED灯会绿灯常亮。此模块检测人脸时模块的位置必须是LED处于右上方，否则默认未检测到。以下为示波器测试中断引脚的波形图与LED实测图。 1.4 声光定位电路使用拿到模块后官网下载原理图，第一眼我看成了IIC通讯，因为有数据和时钟信号线，最终从数据手册得知这是一种双线通讯协议。此模块的控制方式是LED会根据给的数据进行按照电路顺序进行传输到每个LED，而不用通过地址进行选择驱动设备。接着就是麦克风的控制，MSM261S4030H0是一种全指向的麦克风，那么就意味着这个麦克风可以检测任意位置的声音。输出的数据类型是PDM，即脉冲密度调制，一种数字音频信号输出方式，效率很高。此麦克风适用于我们常见的语音助手、智能音箱以及语音激活设备中。此传感器不是标准的IIS传输，需要根据时序图进行代码修改查看传感器手册来编写代码驱动模块
发表了主题帖： 2024 Digikey 感知万物，乐享生活”作创意大赛开发环境搭建

一、开发环境选择 STM32CubeIDE STM32Cube——KeilARM 1.1 STM32CubeIDE ### 1.1.1 环境配置打开链接下载需要的系统版本解压软件在完全英文的路径下进行安装（必须）安装完成后进行汉化方便使用，开始汉化，在帮助中找到并点击安装新软件如图进行添加中文包链接如图勾选点击下一步，等待右下脚下载完成同意证书点击重启汉化完成 1.1.2 主题下载点击Eclipse 市场如图点击Popular——点击安装如图点击等待安装完成后重启即可到此环境完成 1.1.3 软件使用踩坑 STM32CubeIDE安装H7库后不能识别，解决办法就是直接重装软件，亲测可以。 STM32CubeIDE部分电脑重装软件后还是不能识别那么可以看下面一种开发方式——KeilARM 如果使用别人的工程怎么确保我们在环境正确的情况下编译成功，如下图进行操作进行重新构建即可。 1.2 KeilARM 这里就不讲软件的安装以及注册了 1.2.1 支持包下载安装打开网站[Keil]:https://www.keil.arm.com/packs/ 搜索所需要的支持包，可以点击步骤3来查看是否支持自己的开发板我找到了我的MCU的支持包，点击下载即可 1.2.2 安装支持包安装包的第一种情况，那就是失败，目前分可能是Keil的版本不对造成不支持，大家可以自己试一试。安装包的第二种情况，那就是成功。两种开发方大家可以任选。一、开发环境选择 STM32CubeIDE STM32Cube——KeilARM 1.1 STM32CubeIDE ### 1.1.1 环境配置打开链接下载需要的系统版本解压软件在完全英文的路径下进行安装（必须）安装完成后进行汉化方便使用，开始汉化，在帮助中找到并点击安装新软件如图进行添加中文包链接如图勾选点击下一步，等待右下脚下载完成同意证书点击重启汉化完成 1.1.2 主题下载点击Eclipse 市场如图点击Popular——点击安装如图点击等待安装完成后重启即可到此环境完成 1.1.3 软件使用踩坑 STM32CubeIDE安装H7库后不能识别，解决办法就是直接重装软件，亲测可以。 STM32CubeIDE部分电脑重装软件后还是不能识别那么可以看下面一种开发方式——KeilARM 如果使用别人的工程怎么确保我们在环境正确的情况下编译成功，如下图进行操作进行重新构建即可。 1.2 KeilARM 这里就不讲软件的安装以及注册了 1.2.1 支持包下载安装打开网站[Keil]:https://www.keil.arm.com/packs/ 搜索所需要的支持包，可以点击步骤3来查看是否支持自己的开发板我找到了我的MCU的支持包，点击下载即可 1.2.2 安装支持包安装包的第一种情况，那就是失败，目前分可能是Keil的版本不对造成不支持，大家可以自己试一试。安装包的第二种情况，那就是成功。两种开发方大家可以任选。
发表了主题帖： 2024 Digikey 感知万物，乐享生活”作创意大赛+开箱贴

这次参与2024 DigiKey“感知万物，乐享生活”大赛，我收到了STM32H7S3L8开发板、SIPEEDMAX 6+1声光定位模块、SEN-21231人脸识别模块以及BME280和BME680两个温湿度大气压传感以及空气质量检测模块模块。我的目标是利用这些高性能的传感器和模块，打造一个智能环境感知系统，探索将环境数据与人机交互结合的可能性。这是一次绝佳的机会去创新，并展示如何将物联网技术与现实生活融合。开箱体验与包装物料包装非常紧凑，DigiKey的发货箱子坚固耐用，确保了运输过程中的安全。开箱后，所有元件都整齐地摆放在防静电袋中，保证了敏感元件不会受到静电干扰。整体包装设计简洁实用，没有多余的填充物，非常环保。开箱时，最引人注目的是STM32H7S3L8开发板，它尺寸适中，布局合理，各种接口清晰标示，方便后续连接其他传感器和模块。SIPEEDMAX 6+1声光定位模块也让我眼前一亮，其小巧的设计便于嵌入式应用，光学和声学传感器集成度高，非常适合我此次的空间感知项目。物料一览 1. STM32H7S3L8 开发板：这个高性能开发板具备丰富的接口和强大的处理能力最高频率可达600Mhz，能够同时管理多个传感器数据，处理速度和内存容量都相当令人满意。该开发板将作为系统的核心控制器，负责数据的采集、处理和反馈；STM32 Nucleo-144板为用户提供了一种可负担的灵活方法，通过选择STM32微控制器提供的各种性能和功耗特性组合来尝试新概念并构建原型。对于兼容板，内部或外部SMPS可显著降低运行模式下的功耗；ST Zio连接器扩展了ARDUINO® Uno V3的连接能力，而ST morpho接头则提供了简便的方法来扩展Nucleo开放式开发平台的功能，并提供多种专用屏蔽。由于集成了ST-LINK调试器/编程器，STM32 Nucleo-144板无需单独的探头。STM32 Nucleo-144板随附STM32全面的免费软件库和STM32Cube MCU软件包示例。 2. SIPEEDMAX 6+1 声光定位模块：麦克风阵列模块是 Sipeed 基于 MSM261S4030H0 数字麦克风芯片设计的，模块声音识别灵敏度、信噪比高，由沿板的六个麦克风和一个中心的麦克风组成，阵列板上的 12 颗 LED 可以用来可视化识别声源方位，基于 GCC-PHAT 算法实现声源定位、语音识别、波束成形等需求场合；此模块可以精确感知光源和声音的位置，为项目中的空间感知提供了极大的便利。我计划用它来实时追踪声音和光源的变化，构建一个动态响应的环境监测系统。 3. SEN-21231 人脸识别模块：这此模块可以为项目添加高级计算机视觉功能，无需编写代码！Useful Sensors Inc.的Person Sensor包含一个摄像头模块，预编程了检测附近人脸的算法，通过简单的Qwiic I2C接口返回信息。它设计为系统的输入，像其他传感器一样通过SparkFun的Qwiic I2C接口提供电源和信息。此外，还有一个单独的中断引脚TP1，用于指示是否检测到人；其中，Person Sensor内部集成了一个图像传感器和一个小型微控制器。它是一种小巧、低功耗（约150毫瓦）且经济实惠的硬件模块，能够检测附近的人脸，并返回有关人脸数量、位置以及面部识别的信息。这使得创建智能项目变得更加容易，比如当人接近时设备唤醒、跟踪人脸、当无人时静音麦克风，甚至识别人来个性化体验。Person Sensor设计为一种简单的方式来构建更智能的设备。 4. BME280传感器模块：BME280是一款湿度传感器，专为移动应用和可穿戴设备而开发，其中尺寸和低功耗是关键设计参数。该装置结合了高线性度和高精度传感器，完全可以实现低电流消耗、长期稳定性和高 EMC 鲁棒性。该湿度传感器具有极快的响应时间，因此可满足新兴应用的性能要求，例如环境感知和宽温度范围内的高精度。我将它们与开发板相连，实时监控环境变化，并结合声光定位和人脸识别模块进行智能反应。 5. BME680传感器模块：BME680是首款集成高线性度和高精度气体、压力、湿度和温度传感器的气体传感器。它专为尺寸和低功耗为关键要求的移动应用和可穿戴设备而开发。 BME680 可保证（取决于特定的操作模式）优化功耗、长期稳定性和高 EMC 鲁棒性。为了测量个人健康的空气质量，BME680 内的气体传感器可以检测多种气体，例如挥发性有机化合物 (VOC)；我将它们与开发板相连，实时监控环境变化，并结合声光定位和人脸识别模块进行智能监测。产品细节与初步测试可以看到我已经为传感器设计了外围电路还制作了PCB，进行了一系列的测试拿到开发板后，我首先尝试连接BME280传感器进行温湿度数据采集。STM32H7S3L8开发板的引脚排布非常合理，连接非常顺畅。在几行简单的代码后，传感器开始工作，成功读取到当前环境的温度、湿度和气压数据。传感器响应迅速，数据显示稳定，初步测试效果非常不错。 SIPEEDMAX声光定位模块的安装与调试稍微复杂一些，但通过其丰富的接口，结合STM32H7S3L8的强大处理能力，我成功实现了声音定位测试。初步测试显示模块能够准确捕捉到声源方向，非常适合用在需要精确定位的项目中。后续计划经过这次开箱及初步测试，我对这些模块的表现非常满意。STM32H7S3L8开发板的性能强大，配合多个传感器时处理效率很高；声光定位模块也显示出强大的应用潜力。我接下来计划整合人脸识别模块，并结合环境传感器，搭建一个智能空间感知系统。这个系统将通过人脸识别和环境感知，实现个性化的反馈与交互。这次开箱体验非常顺利，各个组件的做工和性能都达到了预期。DigiKey提供的物料兼具高性能和易用性，非常适合用来参加智能感知类比赛。如果你也在寻找适合自己创意项目的硬件设备，强烈推荐你试试这些模块，相信它们能为你的项目带来新的灵感和突破。
2024-05-09
回复了主题帖：测评入围：SparkFun Pro nRF52840 Mini蓝牙开发板

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