Blog de la compañía Reciclar las placas de evaluación ST: sensor de movimiento, IC de audio, convertidor de datos

Reciclar las placas de evaluación ST: sensor de movimiento, IC de audio, convertidor de datos

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I. Módulos de sensores de movimiento: captura precisa de la postura y las trayectorias de movimiento

Los sensores de movimiento de las tablas de evaluación ST utilizan la tecnología MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) en su núcleo.y módulos de inercia integradosOfrece alta precisión, bajo consumo de energía y dimensiones compactas, captura con precisión el movimiento lineal, la velocidad angular, la orientación espacial y los datos del campo magnético.Ampliamente aplicable en toda la electrónica de consumo, control industrial, IoT y otros dominios de detección de movimiento, la mayoría de las variantes admiten procesamiento de IA y capacidades de fusión de sensores, simplificando el desarrollo de análisis de movimiento en escenarios complejos.

1Modelos compatibles básicos y características de los módulos

Las tablas de evaluación ST utilizan comúnmente modelos de sensores de movimiento con parámetros básicos adaptados a diferentes requisitos de precisión y consumo de energía.

- LSM6DSO16IS: integra un acelerómetro 3D (±2/±4/±8/±16 g) y un giroscopio 3D (±125/±250/±500/±1000/±2000 dps),con una unidad de procesamiento inteligente integrada (ISPU) y que admite la funcionalidad de un centro de sensores I2CSu diseño de bajo consumo se adapta a los dispositivos portátiles, que se encuentran comúnmente en el tablero de evaluación X-NUCLEO-IKS4A1.y otras funcionesCompatible con el paquete de software X-CUBE-MEMS1 y las herramientas de desarrollo MEMS-Studio, admite el diseño de algoritmos sin código y el desarrollo de funcionalidades de IA incrustadas.

- ISM330DHCX: Módulo inercial de alto rendimiento que integra un acelerómetro 3D y un giroscopio 3D, con un núcleo de aprendizaje automático integrado y una máquina de estado finito.Las interfaces de salida digital admiten la transmisión de datos a alta velocidad. Montado en el tablero de evaluación STEVAL-PROTEUS1, está diseñado específicamente para el control del estado de los equipos industriales.Capaz de implementar aplicaciones de IA como la detección de anomalías y la clasificación de múltiples clases cuando se combina con la herramienta NanoEdge AI Studio. Soporta la transmisión de datos Bluetooth Low Energy (BLE), adecuado para escenarios de mantenimiento predictivo.

2- Ventajas de la adaptación y depuración del Consejo de Evaluación

Los paneles de evaluación ST proporcionan un soporte integral para la adaptación y depuración de sensores de movimiento, reduciendo las barreras de desarrollo:

- Hardware: el panel de evaluación integra circuitos de gestión de energía y módulos de acondicionamiento de señal necesarios para los sensores.soporte para adaptadores MEMS externos y expansiones de sensoresPor ejemplo, el panel de evaluación X-NUCLEO-IKS4A1 puede conectar sensores infrarrojos (STHS34PF80) a través de conectores industriales para permitir la detección de presencia y movimiento.También son compatibles con las placas de desarrollo STM32 Nucleo y las interfaces Arduino Uno R3, lo que permite una expansión flexible.

- Capa de software: aprovechando el ecosistema STM32Cube, proporcionan controladores de sensores y código de ejemplo para la adquisición, calibración y análisis de datos en tiempo real.MEMS-Studio permite el diseño de algoritmos sin código, mientras que NanoEdge AI Studio facilita la generación de modelos de IA, lo que permite el desarrollo de reconocimiento de movimiento y detección de anomalías sin experiencia profunda en IA.Algunos consejos de evaluación admiten puertos COM virtuales, que permite la visualización en tiempo real de los datos de los sensores a través del software de interfaz gráfica de PC.

- Conveniencia de depuración: admite interfaces de depuración SWD para desarrollo avanzado de aplicaciones y depuración utilizando IDE como IAR Embedded Workbench.Los paneles de evaluación seleccionados cuentan con botones de usuario e indicadores LED para verificar rápidamente el estado operativo del sensor y la transmisión de datos..

3Escenarios de aplicación típicos

Aprovechando las capacidades de rápido desarrollo de los paneles de evaluación ST, los módulos de sensores de movimiento encuentran una amplia aplicación en:

- electrónica de consumo: monitorización del movimiento y reconocimiento de la postura en dispositivos portátiles (monitoreadores de aptitud física, relojes inteligentes); rotación de la pantalla y fotografía antiagitación en teléfonos inteligentes;Control de posición y estabilización de vuelo en drones (cuando se combinen con el tablero de evaluación de control de doble motor EVSPIN32G4-DUAL).

- Control industrial: vigilancia de las vibraciones y mantenimiento predictivo de equipos industriales (apto para el tablero de evaluación STEVAL-PROTEUS1), control de postura robótico y planificación de trayectorias de movimiento,vigilancia del estado de funcionamiento de las herramientas de jardín, purificadores de aire y aparatos similares.

- IoT y hogar inteligente: detección de presencia humana y control de gestos para dispositivos domésticos inteligentes (utilizando la funcionalidad de electrodos táctiles/deslizantes Qvar del tablero de evaluación X-NUCLEO-IKS4A1),detección de intrusiones para sistemas de seguridad, y la vigilancia del medio ambiente y del movimiento en escenarios tales como vitrinas de museos.

II. Módulos de circuito integrado de audio: procesamiento de alta fidelidad para la interacción de voz en múltiples escenarios

Los circuitos integrados de audio incluidos en los paneles de evaluación ST incluyen amplificadores de audio de clase D y chips de reconocimiento de voz dedicados.y robustas capacidades anti-interferenciaEstos módulos son perfectamente adecuados para el desarrollo de electrodomésticos inteligentes, dispositivos de voz integrados,y productos de audio portátilesAprovechando el MCU STM32 de alto rendimiento permite el procesamiento de audio integrado, simplificando el diseño de hardware.

1Modelos y características de módulos compatibles básicos

Los paneles de evaluación ST utilizan comúnmente modelos de circuitos integrados de audio enfocados en la interacción de voz y la amplificación de audio, que atienden a diversos requisitos de potencia y aplicación:

- MCU de la serie STM32H7 (procesamiento de audio integrado): sirven como la unidad de control central para los circuitos integrados de audio, como el tablero de evaluación STEVAL-VOICE-UI con el STM32H743VIT6E.Esto integra un audio front-end (AFE), detección local de palabras de despertar, pila de protocolos TCP / IP y conectividad IoT. Permite la integración de Amazon Alexa Voice Service (AVS) sin necesidad de DSP externo o memoria Flash,apoyo al reconocimiento de 30 comandos locales con tiempos de respuesta rápidos y bajos índices de errores de cachéEsto lo hace adecuado para la interacción de voz en ambientes de campo lejano y ruidosos.

- MP23DB01HP: micrófono MEMS con configuraciones de espaciamiento de 36 mm y 30 mm, montado en el subtablero de micrófonos del tablero de evaluación STEVAL-VOICE-UI,ofrece una alta sensibilidad y características de bajo ruidoCertificado para el reconocimiento de campo lejano de Amazon a través de su espacio entre micrófonos de 36 mm, captura señales de voz claras dentro de 5 metros,que lo hace adecuado para altavoces inteligentes y dispositivos controlados por voz.

2- Ventajas de la adaptabilidad y depuración de los consejos de evaluación

Los paneles de evaluación de IC de audio de ST ofrecen un diseño modular y un soporte integral para el desarrollo de escenarios de interacción de voz y procesamiento de audio:

- Nivel de hardware: diseño de arquitectura modular, como el tablero de evaluación STEVAL-VOICE-UI que comprende un tablero principal y un subtablero de micrófono/altoparlante.La separación del micrófono y las configuraciones de salida de audio se pueden ajustar según sea necesarioLa placa principal integra un subsistema Wi-Fi (módulo Murata 1DX) y una memoria flash NOR de 2 MB, que admite la conectividad AWS IoT.La placa de desarrollo STM32H735G-DK incorpora conectores para micrófonos MEMS y un códec de audio, que admite la expansión del micrófono para evaluar la inmunidad al ruido de campo lejano.

- Capa de software: Acompañada por un conjunto de diseño de software certificado por Amazon que proporciona controladores de audio front-end, algoritmos de detección de palabras de despertar y código de integración AVS.Apoya el funcionamiento desde la memoria interna para minimizar los costos de BOM. Compatible con el ecosistema STM32Cube, ofreciendo código de muestra y herramientas de depuración para la implementación rápida de despertamiento de voz, captura de audio, reproducción y transmisión de datos de IoT.Se integra con aplicaciones móviles como STBLESensor para una configuración conveniente de parámetros y actualizaciones de firmware.

- Conveniencia de depuración: admite depuración JTAG y puertos COM virtuales, lo que permite la afinación de parámetros de audio y la visualización de resultados de reconocimiento de voz a través del software de interfaz gráfica de PC.Los paneles de evaluación seleccionados cuentan con indicadores LED para mostrar de forma intuitiva el estado de la alarma por voz y la transmisión de datos, simplificando la depuración de audio.

3Escenarios de aplicación típicos

Aprovechando las capacidades de desarrollo rápido de las placas de evaluación ST, los módulos de IC de audio encuentran una amplia aplicación en los dominios de interacción de voz y procesamiento de audio:

- Electrodomésticos inteligentes: control de voz para altavoces inteligentes, acondicionadores de aire y refrigeradores (a través del servicio de voz Alexa), que admite el reconocimiento de comandos de voz, reproducción de música, consultas meteorológicas, etc.Por ejemplo., el tablero de evaluación STEVAL-VOICE-UI puede integrarse directamente en los prototipos de aparatos inteligentes.

- Dispositivos de voz integrados: interacción de voz local para terminales de control industrial y controles remotos inteligentes, que permiten el reconocimiento de comandos sin conectividad a Internet.Compatible con los paneles de evaluación equipados con el MCU de la serie STM32H723., con un diseño de baja potencia adecuado para dispositivos portátiles.

- Productos de audio portátiles: captura y reproducción de audio para auriculares Bluetooth y grabadoras de voz.Aprovechando los circuitos integrados de audio de baja potencia y los diseños de gestión de energía de los paneles de evaluación para lograr una operación extendida, con características de alta fidelidad que garantizan la calidad del audio.

- Nodos de voz de IoT: admite AWS IoT, BLE y otros métodos de conectividad para cargar datos de voz a la nube, lo que permite el control de voz remoto y el análisis de datos.Compatible con la funcionalidad IoT del panel de evaluación STEVAL-VOICE-UI.

III. Módulo de conversión de datos: conversión de señales de alta precisión que une los mundos analógico y digital

Los convertidores de datos incluidos en los tableros de evaluación ST incluyen convertidores analógico-digital (ADC) y convertidores digital-análogo (DAC).y bajo consumo de energía, que permite una conversión precisa entre señales analógicas (como las salidas de sensores, señales de audio, señales de voltaje/corriente) y señales digitales.Esto proporciona un apoyo esencial para el procesamiento de señales en sistemas integrados, que atiende a diversos escenarios, incluida la metrología industrial, la adquisición de señales de sensores y el procesamiento de audio.simplificación del desarrollo para aplicaciones de alta precisión.

1Modelos compatibles básicos y características de los módulos

Los modelos de conversión de datos de uso común de la Junta de Evaluación ST priorizan una alta precisión y velocidad, satisfaciendo diversos requisitos de conversión de señales:

- ADC1283: Convertidor analógico-digital (ADC) de 12 bits de 8 canales que emplea una arquitectura de registro de aproximación sucesiva (SAR) con una unidad de seguimiento y retención integrada.Funcionan a velocidades de conversión de 50 kps a 200 kps (alcanzando 200 kps a una velocidad de conversión de 3.2MHz de frecuencia de reloj), es compatible con la comunicación SPI, aparece en el tablero de evaluación STEVAL-AKI002V1, cuenta con seis entradas directas con filtros RC, una entrada de voltaje de referencia conmutable,y una entrada de amplificador de tren a tren. Adecuado para la adquisición de señales de sensores y aplicaciones de inspección industrial. Puede conectarse a la placa de desarrollo Nucleo-L476RG para un procesamiento de señales adicional.

- STPMS2: un circuito integrado frontal de medición de alta precisión que sirve como núcleo de una solución de medición trifásica.Funciona con un microcontrolador STM32F4 y un aislador digital STISO621 para permitir la adquisición y medición de señales de voltaje y corriente para sistemas de energía trifásicos. Cumple con la norma EN 50470-x, la norma IEC 62053-2x y admite la calibración de mediciones de CC, la calibración de desplazamiento de potencia y la calibración de desplazamiento de muestreo.Permite el cálculo en tiempo real de los datos de medición, como la potencia activa y la potencia reactiva.

2- Ventajas de la adaptación y depuración del Consejo de Evaluación

Los paneles de evaluación de convertidores de datos ST proporcionan herramientas de diseño de hardware y depuración dedicadas para escenarios de conversión de señal de alta precisión, lo que reduce la complejidad del desarrollo:

- Nivel de hardware: el tablero de evaluación integra componentes esenciales para la conversión de datos, incluidas las fuentes de voltaje de referencia (por ejemplo,la referencia de voltaje de derivación ajustable TS3431 y el amplificador de funcionamiento TSX711 en STEVAL-AKI002V1), circuitos de acondicionamiento de señal y módulos de aislamiento (por ejemplo, el aislador digital STISO621 en EVALSTPM-3PHISO), que garantizan la precisión y estabilidad de la conversión de la señal.Apoya el funcionamiento independiente o la integración con las juntas de desarrollo de NucleoPor ejemplo, STEVAL-AKI002V1 puede funcionar de forma independiente o interfacerse con un microcontrolador STM32 para el procesamiento de datos complejos.

- Capa de software: incluye firmware dedicado y herramientas de depuración de interfaz gráfica, como el firmware STSW-STPM004 para EVALSTPM-3PHISO,que implementa cálculos de medición y funciones de capa de acceso de hardwareEl software de interfaz gráfica STSW-STPM005 proporciona una visualización intuitiva de los datos de medición, facilita las modificaciones de configuración interna y permite los procedimientos de calibración.STEVAL-AKI002V1 admite la herramienta de interfaz gráfica STSW-AKI para monitorear el rendimiento de conversión de ADCSe integra con el ecosistema STM32Cube, proporcionando controladores y código de ejemplo para agilizar la adquisición de datos y los flujos de trabajo de procesamiento.

- Conveniencia de depuración: admite la depuración de sondas JTAG, lo que permite el desarrollo avanzado de aplicaciones y el diagnóstico de fallas a través de IDE.Las dos luces LED del EVALSTPM-3PHISO, cuya frecuencia de parpadeo es proporcional a la potencia activa y reactiva) para verificar rápidamente el estado operativo del dispositivo.facilitar la conexión a dispositivos externos para la transferencia y depuración de datos.

3Escenarios de aplicación típicos

Aprovechando las capacidades de alta precisión de las placas de evaluación ST, los módulos de conversión de datos encuentran una amplia aplicación en adquisición de señales y metrología:

- Metrología industrial:Los contadores de electricidad trifásicos y los equipos de monitoreo de potencia industrial utilizan el IC de medición STPMS2 y el MCU STM32F4 en el tablero de evaluación EVALSTPM-3PHISO para lograr un voltaje de alta precisiónEstas soluciones cumplen con las normas internacionales y son adecuadas para escenarios de automatización industrial.

- Adquisición de señales de sensores: conversión analógica a digital de sensores de movimiento y sensores ambientales (por ejemplo, sensores de temperatura, humedad, presión).el panel de evaluación de X-NUCLEO-IKS4A1, combinado con un ADC, convierte las señales analógicas del sensor de presión LPS22DF y el sensor de temperatura/humedad SHT40AD1B en señales digitales, lo que permite la captura precisa de datos ambientales.

- Procesamiento de señales de audio: conversión de señales para captura y reproducción de audio.mientras que un DAC convierte las señales de audio digital en señales analógicasEstos son amplificados por el amplificador FDA903D para conducir los altavoces, lo que permite un procesamiento de audio de alta fidelidad.

- Equipo de detección portátil: adquisición y conversión de señales para instrumentos de mano y terminales de monitorización portátiles.El aprovechamiento de los ADC/DAC de baja potencia y el diseño de gestión de la energía de la junta de evaluación permite una, detección de alta precisión, adecuada para escenarios de ensayo en el campo y en el lugar.