UM3239
Uživatelská příručka
Začínáme s pohybem X-NUCLEO-IKS4A1
MEMS a životní prostředí
rozšiřující deska senzoru pro STM32 Nucleo
Úvod
X-NUCLEO-IKS4A1 je sada desky pro hodnocení pohybových MEMS a senzorů prostředí sestávající z hlavní desky XNUCLEO-IQS4A1, která obsahuje pohybové MEMS a senzory prostředí, a odnímatelné přídavné desky STEVALMKE001A, která obsahuje posuvné elektrody Qvar.
Je kompatibilní s rozložením konektoru Arduino UNO R3 a obsahuje 6D akcelerometry LSM16DSO6IS a LSM16DSV3X MEMS, 2osý magnetometr LIS3MDL, 2osý akcelerometr LIS12DUXS3, tlakový senzor LPS22DF MEMS, senzor teploty a vlhkosti ST40BHT1. senzor teploty.
X-NUCLEO-IKS4A1 se propojuje s mikrokontrolérem STM32 pomocí pinu I²C nebo u externích senzorů namontovaných na adaptéru DIL24 pomocí pinů SPI.
Začínáme
1.1 Hardwarové požadavky
X-NUCLEO-IKS4A1 je navržen pro použití s deskami STM32 Nucleo (další informace najdete na www.st.com).
X-NUCLEO-IKS4A1 musí být připojen na odpovídající piny libovolné desky STM32 Nucleo s konektorem Arduino UNO R3.
Komponenty X-NUCLEO-IKS4A1 jsou citlivé na ESD, a protože deska má konektory typu samec/samice, je důležité s ní zacházet opatrně, aby nedošlo k ohnutí nebo poškození kolíků.
Systémové požadavky
K dokončení nastavení systému potřebujete:
- počítač se systémem Windows® (7, 8, 10).
- USB kabel USB typu A na mini-B pro připojení STM32 Nucleo k počítači
- firmware desky a softwarový balíček (X-CUBE-MEMS1) nainstalovaný na uživatelském PC
Popis hardwaru
Deska umožňuje otestovat funkčnost pohybového MEMS akcelerometru, gyroskopu a magnetometru a senzorů vlhkosti, teploty a tlaku prostředí prostřednictvím komunikační sběrnice I²C.
Umožňuje také kompletní testování všech funkcí LSM6DSO16IS a LSM6DSV16X a dotykových a přejížděcích gest Qvar. Je zde také možnost připojit IR senzor STHS34PF80, který umožní aplikace detekce přítomnosti a pohybu.
Vlastnosti desky:
- LSM6DSO16IS: MEMS 3D akcelerometr (±2/±4/±8/±16 g) + 3D gyroskop (±125/±250/±500/±1000/±2000 dps) s ISPU (Intelligent Processing Unit)
- LIS2MDL: MEMS 3D magnetometr (±50 gaussů)
- LIS2DUXS12: ultranízkoenergetický 3D akcelerometr MEMS (±2/±4/±8/±16 g) s Qvar, AI a anti-aliasingem
- LPS22DF: Nízkoenergetický a vysoce přesný tlakový senzor MEMS, absolutní digitální výstupní barometr 260-1260 hPa
- SHT40AD1B
- STTS22H: Nízkoobjemovýtage, ultranízký výkon, teplotní senzor s přesností 0.5 °C (-40 °C až +125 °C)
- LSM6DSV16X: MEMS 3D akcelerometr (±2/±4/±8/±16 g) + 3D gyroskop (±125/±250/±500/±1000/±2000/±4000 dps) se zabudovaným fúzním senzorem, AI, Qvar
- K dispozici 24kolíková zásuvka DIL pro další adaptéry MEMS a další senzory
- Bezplatná komplexní knihovna vývojového firmwaru a example pro všechny senzory kompatibilní s firmwarem STM32Cube
- Vybaveno dotykovou/swipe elektrodou Qvar
- Funkce senzorového rozbočovače I²C na LSM6DSO a LSM6DSV16X jsou k dispozici
- Kompatibilita MIPI I3C® pro komunikaci s LIS2DUXS12, LSM6DSV16X a LPS22DF
- Kompatibilní s deskami STM32 Nucleo
- Vybaveno konektorem Arduino UNO R3
- Vybaven průmyslovým konektorem pro vývoj aplikací IR senzoru (STHS34PF80). Lze jej připojit současně s externím MEMS přes adaptér DIL24
- Dostupné rozhraní pro aplikace externích kamerových modulů ve spojení s LIS2DUXS12 přes aux SPI (3/4 w)
- V souladu s RoHS
- Vyhovuje WEEE
- Vyhovuje UKCA
Každé zařízení má samostatný napájecí zdroj, který umožňuje měření spotřeby energie každého senzoru.
Rozšiřující deska je napájecí zdroj kompatibilní s deskami STM32 Nucleo: montuje LDO pro generování 1.8 V pro všechny senzory MEMS kromě externího senzoru namontovaného na adaptéru DIL24, který lze napájet z 1.8 V i 3.3 V (hlavní zdroj z Nukleová deska).
Všechny signály mezi senzory a hlavní deskou jsou překládány řadičem úrovně.
Výchozí konfigurace pájecího můstku
Uživatel může nakonfigurovat několik aspektů X-NUCLEO-IKS4A1 pomocí několika pájecích můstků, které mohou zůstat otevřené (nenamontované) nebo uzavřené (namontované) pro konfiguraci různých hardwarových nastavení.
Blokové schéma
LSM6DSO16IS a LSM6DSV16X mají senzorový rozbočovač I²C, který jim umožňuje chovat se jako hlavní I²C pro ostatní podřízená zařízení připojená přes sběrnici I²Caux. Pro výběr I²C masteru senzorů prostředí/DIL24 jsou možné různé konfigurace sběrnice.
Režim 1: standardní připojení I²C sběrnice (všechny senzory)
Ve standardním režimu I²C jsou všechna zařízení připojena k externí hlavní desce prostřednictvím stejné sběrnice I²C.
Konfigurace desky je:
- J4: 1-2, 11-12 (STM_SDA = SENS_SDA, HUB_SDx = GND)
- J5: 1-2, 11-12 (STM_SCL = SENS_SCL, HUB_SCx = GND)
Režim 2: Senzorový rozbočovač LSM6DSO16IS I²C (všechny senzory)
V tomto režimu senzorového rozbočovače I²C je možné zapnout funkce 6osého IMU (Inertial Measurement Unit) sběrem externích dat prostřednictvím přímého ovládání palubních senzorů prostředí (teplota, tlak a magnetometr) a externího senzoru. (DIL24) přes pomocnou I²Cz sběrnici „SENS_I2C“. LSM6DSV16X, LIS2DUXS12 a SHT40AD1B zůstávají připojeny k hlavní sběrnici „uC_I2C“ přicházející z externí desky.
Konfigurace desky je:
- J4: 5-6 (HUB2_SDx = SENS_SDA)
- J5: 5-6 (HUB2_SCx = SENS_SCL)
Režim 3: Senzorový rozbočovač LSM6DSV16X I²C
V tomto senzorovém rozbočovači je možné aktivovat 6osé funkce IMU (Inertial Measurement Unit) sběrem externích dat prostřednictvím přímého ovládání palubních senzorů prostředí (teplota, tlak a magnetometr) a externího senzoru (DIL24 ) přes pomocnou I2C sběrnici „SENS_I2C“. LSM6DSO16IS, LIS2DUXS12 a SHT40AD1B zůstávají připojeny k hlavní sběrnici „uC_I2C“ přicházející z externí desky.
Konfigurace desky je:
- J4: 7-8 (HUB1_SDx = SENS_SDA)
- J5: 7-8 (HUB1_SDx = SENS_SDA)
Adaptér DIL24 (na I²C2): SB16, SB21
Nenamontované: SB6, SB10, SB12, SB14, SB18, SB19, SB20, SB22
Režim 4: Senzorový rozbočovač DIL24 I²C (všechny senzory)
V případě, že je k desce namontován senzor s vestavěnou funkcí senzorového hubu přes adaptér DIL24, je možné tuto funkci využít jako u LSM6DSO16IS a LSM6DSV16X.
V této konfiguraci může být nutné připojit DIL24 k externí desce přes linky SPI, aby se předešlo konfliktu adres na sběrnici I2C s LSM6DSO16IS a LSM6DSV16X. To se provádí změnou konfigurace SBx.
Konfigurace desky je:
- J4: 9-10 (DIL_SDx = SENS_SDA)
- J5: 9-10 (DIL_SDx = SENS_SDA)
Režim 5: LSM6DSO16IS jako ovladač Qvar
V této konfiguraci je možné použít vybavenou posuvnou elektrodu Qvar (zapojením na konektory JP6 a JP7) prostřednictvím LSM6DSO16IS.
Konfigurace desky je:
- J4: 3-4 (HUB1_SDx = QVAR1)
- J5: 3-4 (HUB1_Scx = QVAR2)
3.3 Výběr adresy I²C snímače
Většina senzorů umožňuje výběr adresy I²C LSB vytažením kolíku SD0 nízko nebo vysoko. Deska má pájecí můstky pro ovládání úrovně SD0.
Tabulka 1. Pájecí můstky pro I²C adresu
Tučně vytištěné adresy jsou výchozí adresy I2C
| Senzor | SD0 nízká | SD0 vysoká |
| STTS22H (U8) | PŘIDAT = 71h | |
| LIS2DUXS12 (U5) | SB19 ADD=31h | SB20 ADD=33h |
| LSM6DSO16IS (U9) | SB35 ADD=D5h | SB34 ADD=D7h |
| LPS22DF (U6) | SB31 ADD=B9h | SB29 ADD=BBh |
| LIS2MDL (U7) | ADD = 3Ch | ADD = 3Ch |
| SHT40AD1B (U10) | PŘIDAT = 89h | PŘIDAT = 89h |
| Adaptér DIL24 (J1) | SB43/SB44 | SB41/SB42 |
| LSM6DSV16X (U4) | SB17 ADD=D5h | SB15 ADD=D7h |
3.4 Měření proudové spotřeby snímače
Rozšiřující deska X-NUCLEO-IKS4A1 je vybavena odpory OR, které umožňují samostatné měření spotřeby proudu pro každý senzor.
Pro měření odběru proudu připojte ampérmetr k příslušným podložkám.
Protože snímače mají velmi nízkou spotřebu proudu, měli byste nastavit vhodný rozsah a použít ampérmetr s nízkou zátěží objtage.
Tabulka 2. Rezistory/propojky pro měření spotřeby proudu
| Senzor | Rezistor/propojka |
| LIS2MDL (U7) | R18 |
| LSM6DSO16IS (U9) | R21 |
| SHT40AD1B (U10) | R22 |
| LIS2DUXS12 (U5) | R16 |
| STTS22H (U8) | R19 |
| LPS22DF (U6) | R32 |
| Adaptér DIL24 (J1) | JP5 |
| LSM6DSV16X | R33 |
3.5 Odpojení snímače
Chcete-li odpojit senzor, měli byste odpojit sběrnici I²C a také napájení. Příslušné propojky a pájecí můstky naleznete v tabulce níže.
Tabulka 3. Spojení mezi snímači, propojkami a pájecími můstky I²C
| Senzor | SDA | SCL |
| LIS2MDL (U7) | SB30 | SB26 |
| LSM6DSO16IS (U9) | SB38 | SB36 |
| SHT40AD1B (U10) | SB39 | SB37 |
| LIS2DUXS12 (U5) | SB22 | SB16 |
| STTS22H (U8) | SB33 | SB32 |
| LPS22DF (U6) | SB28 | SB25 |
| Adaptér DIL24 (J1) | SB47, SB49, SB48 | SB51, SB53, SB52 |
| LSM6DSV16X | SB21 | SB18 |
3.6 Deska adaptéru pro patici DIL24
Do patice J6 DIL24 lze připojit další snímač jako adaptérovou desku.
Protože existuje několik různých přiřazení signálu přerušení pro piny DIL24, lze příslušný pin vybrat pomocí
záhlaví J2.
Související odkazy
Navštivte prosím ST webstránky, kde najdete další dostupné senzory
3.7 Konektory
Tabulka 4. Konektory Arduino R3 UNO
| Konektor | Koláč (1) | Signál |
| CN5 | 7 | GND |
| 9 | PC SDA | |
| 10 | PC SCL | |
| CN6 | 2 | 3.3 V |
| 4 | 3.3 V | |
| 6 | GND | |
| 7 | GND | |
| 8 | NC[FT1] | |
| CN8 | 3 | LIS2MDL DRDY |
| 4 | LIS2DUXS12 INT | |
| 5 | STTS22H INT | |
| 6 | LSM6DS0161S INT1 | |
| CN9 | 3 | USER INT |
| 4 | SPI CLK | |
| 5 | LSM6DSV16X INT2 | |
| 6 | LSM6DSV16X INT1 | |
| 7 | LPS22DF INT1 | |
| 8 | LSM6DS0161S INT2 |
- Neuvedené kolíky nejsou připojeny.
Tabulka 5. ST morfo konektory
| Konektor | Pin(1) | Signál |
| CN7 | 12 | 3.3 V |
| 16 | 3.3 V | |
| 20 | GND | |
| 22 | GND | |
| 32 | LIS2MDL DRDY | |
| 34 | LIS2DUXS12 INT | |
| 36 | STTS22H INT | |
| 38 | LSM6DSO16IS INT1 | |
| CN10 | 3 | I²C SCL |
| 5 | I²C SDA | |
| 23 | LSM6DSO16IS INT2 | |
| 25 | LPS22DF INT1 | |
| 27 | LSM6DSV16X INT1 | |
| 29 | LSM6DSV16X INT2 | |
| 31 | SPI CLK | |
| 33 | USER INT |
- neuvedené piny nejsou připojeny.
Schématická schémata
Kusovník
Tabulka 6. Kusovník X-NUCLEO-IKS4A1
| Položka | Množství | Odkaz | Část / hodnota | Popis | Výrobce | Číslo dílu |
| 1 | 2 | C23, C25 | 220 pF | Vícevrstvá keramika Kondenzátory 220pF ±5% 100V COG SMD 0402 |
TDK | C1005C0G2A221J050BA |
| 2 | 6 | C2, C4, C10, C12, C14, C20 |
10uF | CAP CER 0603 10uF 6.3V X5R 20 % |
Walsin | 0603X106M6R3CT |
| 3 | 12 | C3, C5, C6, C7, C8, C9, C11, C13, C15, C16, C17, C18, C21, C22 |
100nF | CAP CER 0603 100nF 25V X7R 10 % |
MULTICOMP | MC06038104K250 CT |
| 4 | 1 | C19 | 220nF | CAP CER 0603 220nF 25V X7R 10 % |
KEMET | C0603X224K4RACTU |
| 5 | 1 | CN5 | 1×10 Pin zvýšený | zásuvka Samtec |
ESQ-110-24-TS — |
|
| 6 | 2 | CN9, CN6 | 1×8 Pin zvýšený zásuvka |
Samtec | ESQ-108-24-TS | |
| 7 | 1 | CN8 | 1×6 Pin zvýšený zásuvka |
Samtec | ESQ-106-24-TS | |
| 8 | 2 | D1, D2 | SOD-882 | Trans Voltage Odrušovací dioda, 40W, obousměrná, 1 prvek, křemík |
STMicroelectronics | ESDAXLC6-1BT2 |
| 9 | 1 | J1 | Záhlaví 4 | MULTICOMP | 2211 S-04G | |
| 10 | 1 | J2 | 16 pozic, duální – Řádek, zahalený Svorkovnice, rozteč 2 mm |
Adam Tech | 2PH2-16-UA | |
| 11 | 1 | J3 | 12 pozic, duální – Řádek, zahalený Svorkovnice, rozteč 2 mm |
Samtec | SHF-106-01-LD-SM | |
| 12 | 2 | J4, J5 | 12 pozic, duální – Řádek, zahalený Svorkovnice, rozteč 2 mm |
Adam Tech | 2PH2-12-UA | |
| 13 | 1 | J6 | Adaptér DIL24 | E-TEC | 2BL1-036-G-700-01 | |
| 14 | 5 | JP1, JP2, JP5, JP6, JP7 |
Záhlaví 3 | MULTICOMP | 2211S-03G | |
| 15 | 2 | JP3, JP4 | Záhlaví 1×2 kolíky, 2.54 mm, rovné |
MULTICOMP | 2211S-02G | |
| 16 | 2 | QVAR1, QVAR2 |
Header_3pin_SMD | GCT | BG125-03-A-1-1-0440-ND | |
| 17 | 15 | R1, R2, R9, R10, R11, R12, R13, R14, R15, R23, R24, R25, R28, R29, R34 |
4 k 7 | RES 0603 4k7 1% 1/16W, ODPOR |
YAGEO | RC0603FR-074K7L |
| 18 | 1 | R3 | 15 tis | RES 0603 12k 1% 1/16W, ODPOR |
YAGEO | RC0603FR-1315KL |
| 19 | 1 | R4 | 12 tis | RES 0603 0R0 1 % 1/16W |
YAGEO | RC0603FR-1312KL |
| 20 | 9 | R32, R33, R16, R17, R18, R19, R20, R21, R22 |
0R | RES 0603 2k2 1% 1/16W |
YAGEO | RC0603FR-070RL |
| 21 | 2 | R26, R27 | 2 k 2 | RES silný film, 10MΩ, 1%, 0.1W, 100 ppm/°C, 0603 |
YAGEO | RC0603FR-132K2L |
| 22 | 4 | R5, R6, R7, R8 |
10 mil | RES 0603 0R0 1 % 1/16W |
YAGEO | RC0603FR-0710ML |
| 23 | 40 | SB1, SB2, SB4, SB5, SB6, SB7, SB8, SB9, SB10, SB11, SB12, SB14, SB15, SB16, SB18, SB20, SB21, SB22, SB23, SB24, SB25, SB26, SB27, SB28, SB29, SB30, SB32, SB33, SB35, SB36, SB37, SB38, SB39, SB40, SB42, SB44, SB47, SB51, SB55, SB56 |
0R | YAGEO | RC0603FR-070RL | |
| 24 | 1 | U1 | SOT23-5L | LDO svtage Regulátory 300mA Nízký klid Crnt nízká hlučnost LDO |
STMicroelectronics | LDK130M-R |
| 25 | 2 | U2, U3 | IC TRANSLATOR OBOUSTRANNÉ 20VQFN |
Nexperia | NXS0108BQX | |
| 26 | 1 | U4 | VFLGA2.5X3X.86 14L P.5 L.475X.25 |
6osá IMU se zabudovaným fúzním senzorem, AI, Qvar pro high-end aplikace |
STMicroelectronics | LSM6DSV16XTR |
| 27 | 1 | U5 | LGA 2X2X0.74MAX 12 VEDE |
Inteligentní 3osý ultranízký výkon akcelerometr s vestavěným jádro strojového učení a antialiasingový filtr |
STMicroelectronics | LIS2DUXS12TR |
| 28 | 1 | U6 | HLGA 2X2X.8 10L EXP. SILIC 91SQ |
Nízký výkon a vysoká přesnost MEMS nano senzor tlaku: 260-1260 hPa |
STMicroelectronics | LPS22DFTR |
| 29 | 1 | U7 | LGA 2×2 12L | Ultra-nízkoenergetický, vysoce výkonný 3osý magnetometr | STMicroelectronics | LIS2MDLTR |
| 30 | 1 | U8 | UDFN-6L_2X2X0P5_STM | Nízký objemtage, ultranízký výkon, teplota s přesností 0.5 °C senzor |
STMicroelectronics | STTS22HTR |
| 31 | 1 | U9 | VFLGA2.5X3X.86 14L P.5 L.475X.25 |
3osý akcelerometr a 3-osý gyroskop s ISPU |
STMicroelectronics | LSM6DSO16ISTR |
| 32 | 1 | U10 | Digitální relativní vlhkost Teplotní senzor, ±1.8 / max 3.5 % RH, ± 0.2 °C, ultranízký výkon |
Sensirion | SHT40-AD1B-R3 |
Verze stavebnice
Tabulka 7. Verze X-NUCLEO-IKS4A1
| Hotovo | Schématická schémata | Kusovník |
| X$NUCLEO-IKS4A1A(1) | Schematické diagramy X$NUCLEO-IKS4A1A | X$NUCLEOIKS4A1A kusovník |
- Tento kód identifikuje první verzi hodnotící sady X-NUCLEO-IKS4A1. Stavebnice se skládá ze základní desky X-NUCLEOIQS4A1, jejíž verze je označena kódem X$NUCLEO-IQS4A1A a odnímatelné desky STEVAL-MKE001A, jejíž verze je označena kódem STEVAL$MKE001AA.
Informace o souladu s předpisy
Oznámení pro Federální komunikační komisi USA (FCC)
Pouze pro hodnocení; není schválen FCC pro další prodej
UPOZORNĚNÍ FCC – Tato sada je navržena tak, aby umožňovala:
- Vývojáři produktů, aby vyhodnotili elektronické součástky, obvody nebo software spojený se sadou, aby určili, zda takové položky začlenit do hotového produktu a
- Vývojáři softwaru pro psaní softwarových aplikací pro použití s konečným produktem.
Tato sada není hotovým výrobkem a po sestavení nesmí být dále prodána nebo jinak uvedena na trh, pokud nezískáte všechna požadovaná povolení FCC pro vybavení. Provoz je podmíněn tím, že tento produkt nebude způsobovat škodlivé rušení licencovaným rádiovým stanicím a že tento produkt bude akceptovat škodlivé rušení. Není-li sestavená souprava navržena tak, aby fungovala podle části 15, části 18 nebo části 95 této kapitoly, musí provozovatel soupravy pracovat na základě oprávnění držitele licence FCC nebo si musí zajistit experimentální oprávnění podle části 5 této kapitoly 3.1.2. XNUMX.
Oznámení pro inovaci, vědu a hospodářský rozvoj Kanada (ISED)
Pouze pro účely hodnocení. Tato sada generuje, používá a může vyzařovat vysokofrekvenční energii a nebyla testována na shodu s limity výpočetních zařízení podle pravidel Industry Canada (IC).
Upozornění pro Evropskou unii
Toto zařízení je v souladu se základními požadavky směrnice 2014/30/EU (EMC) a směrnice 2015/863/EU (RoHS).
Upozornění pro Spojené království
Toto zařízení je v souladu s předpisy Spojeného království o elektromagnetické kompatibilitě 2016 (UK SI 2016 č. 1091) a s předpisy o omezení používání určitých nebezpečných látek v elektrických a elektronických zařízeních z roku 2012 (UK SI 2012 č. 3032).
Historie revizí
Tabulka 8. Historie revizí dokumentu
| Datum | Verze | Změny |
| 11. října 23 | 1 | Počáteční vydání. |
DŮLEŽITÉ UPOZORNĚNÍ – ČTĚTE POZORNĚ
STMicroelectronics NV a její dceřiné společnosti (“ST”) si vyhrazují právo provádět změny, opravy, vylepšení, úpravy a vylepšení produktů ST a/nebo tohoto dokumentu kdykoli bez upozornění. Kupující by měli před zadáním objednávky získat nejnovější relevantní informace o produktech ST. Produkty ST jsou prodávány v souladu s prodejními podmínkami ST platnými v době potvrzení objednávky.
Kupující jsou výhradně odpovědní za výběr, výběr a použití produktů ST a ST nepřebírá žádnou odpovědnost za pomoc s aplikací nebo design produktů kupujících.
Společnost ST zde neuděluje žádnou výslovnou ani předpokládanou licenci k právu duševního vlastnictví.
Další prodej produktů ST s ustanoveními odlišnými od informací uvedených v tomto dokumentu ruší jakoukoli záruku poskytnutou společností ST na takový produkt.
ST a logo ST jsou ochranné známky společnosti ST. Další informace o ochranných známkách ST najdete na www.st.com/trademarks. Všechny ostatní názvy produktů nebo služeb jsou majetkem jejich příslušných vlastníků.
Informace v tomto dokumentu nahrazují a nahrazují informace dříve uvedené v předchozích verzích tohoto dokumentu.
© 2023 STMicroelectronics – Všechna práva vyhrazena
UM3239 – Rev 1
Dokumenty / zdroje
 |
Rozšiřující deska STMicroelectronics UM3239 Motion Mems and Environmental Sensor [pdfUživatelská příručka X-NUCLEO-IQS4A1, LSM6DSO16IS, LSM6DSV16X, UM3239, UM3239 Rozšiřující deska snímače pohybu a okolního prostředí, rozšiřující deska pohybového snímače a snímače prostředí, rozšiřující deska snímače prostředí, rozšiřující deska snímače prostředí, rozšiřující deska snímače, rozšiřující deska snímače |
