Používateľská príručka knižnice ST Microelectronics NUCLEO-F401RE pre odhad polohy v reálnom čase

Knižnica MotionPE rozširuje funkcionalitu softvéru X-CUBE-MEMS1, pričom získava údaje z akcelerometra a poskytuje informácie o aktuálnej polohe používateľa.

Sample Implementácia:

Spoločnosť A sampImplementácia je dostupná pre rozširujúce dosky X-NUCLEO-IKS01A3 a X-NUCLEO-IKS4A1 namontované na vývojových doskách NUCLEO.

Popis knižnice MotionPE:

Knižnica odhadu póz MotionPE dokáže rozlíšiť pózy používateľa, ako je sedenie, státie a ľah, určené pre zariadenia na zápästí s rozpoznávaním výlučne na základe údajov z akcelerometra.

Rozhrania API knižnice MotionPE

MotionPE_GetLibVersion(char *version): Získajte knižnicu
informácie o verzii.
MotionPE_Initialize(): Inicializujte
knižnica.
MotionPE_ResetLib(): Resetovať knižnicu.
MotionPE_Update(MPE_input_t *data_in, MPE_output_t *data_out): Aktualizácia knižnice údajmi akcelerometra.
MotionPE_SetOrientation_Acc(const char *acc_orientation): Nastavenie orientácie akcelerometra.

Často kladené otázky

Otázka: Môžem použiť knižnicu MotionPE so snímačmi MEMS, ktoré nie sú ST?
- Odpoveď: Knižnica je určená len pre ST MEMS. Použitie iných MEMS senzorov môže mať za následok odlišnú funkčnosť a výkon.
Otázka: Aké sú požadované údaje z akcelerometra sampfrekvencia pre knižnicu MotionPE?
- A: Požadovaná sampfrekvencia je 16 Hz pre presný odhad polohy.

Úvod

Knižnica middlewaru MotionPE je súčasťou softvéru X-CUBE-MEMS1 a beží na STM32. Poskytuje informácie o aktuálnej polohe používateľa v reálnom čase na základe údajov zo zariadenia. Je schopný rozlíšiť nasledujúce pózy: sedenie, státie a ležanie. Knižnica je určená pre zariadenia nositeľné na zápästí. Táto knižnica je určená len na prácu s ST MEMS. Algoritmus je poskytovaný vo formáte statickej knižnice a je navrhnutý na použitie na mikrokontroléroch STM32 založených na architektúre ARM® Cortex®-M3, ARM® Cortex®-M33, ARM® Cortex®-M4 alebo ARM® Cortex®-M7. Je postavený na softvérovej technológii STM32Cube, aby sa uľahčila prenosnosť medzi rôznymi mikrokontrolérmi STM32. Softvér je dodávaný s sampImplementácia beží na rozširujúcej doske X-NUCLEO-IKS01A3 alebo X-NUCLEO-IKS4A1 na vývojovej doske NUCLEO-F401RE, NUCLEO-U575ZI-Q alebo NUCLEO-L152RE.

Skratky a skratky

Tabuľka 1. Zoznam akronymov

Knižnica middlewaru MotionPE v softvérovom rozšírení X-CUBE-MEMS1 pre STM32Cube

MotionPE skončilview

Knižnica MotionPE rozširuje funkčnosť softvéru X-CUBE-MEMS1. Knižnica získava údaje z akcelerometra a poskytuje informácie o aktuálnej polohe používateľa na základe údajov zo zariadenia. Knižnica je určená len pre ST MEMS. Funkčnosť a výkon pri použití iných MEMS senzorov nie sú analyzované a môžu sa výrazne líšiť od toho, čo je opísané v dokumente. Spoločnosť A sampImplementácia je dostupná pre rozširujúce dosky X-NUCLEO-IKS01A3 a X-NUCLEO-IKS4A1 namontované na vývojovej doske NUCLEO-F401RE, NUCLEO-U575ZI-Q alebo NUCLEO-L152RE.

Knižnica MotionPE

Technické informácie plne popisujúce funkcie a parametre API MotionPE nájdete v kompilovanom HTML MotionPE_Package.chm file nachádza v priečinku Dokumentácia.

Popis knižnice MotionPE

Knižnica odhadu polohy MotionPE spravuje údaje získané z akcelerometra; má:

možnosť rozlíšenia nasledujúcich pozícií používateľa: sedenie, státie, ľah

určené pre zariadenia nositeľné na zápästí
rozpoznávanie iba na základe údajov akcelerometra
požadované údaje akcelerometra sampfrekvencia 16 Hz
požiadavky na zdroje:
- Cortex-M3: 12.0 kB kódu a 2.8 kB dátovej pamäte
- Cortex-M33: 12.5 kB kódu a 2.8 kB dátovej pamäte
- Cortex-M4: 12.9 kB kódu a 2.8 kB dátovej pamäte
- Cortex-M7: 12.9 kB kódu a 2.8 kB dátovej pamäte

dostupné pre architektúry ARM® Cortex®-M3, ARM Cortex®-M33, ARM® Cortex®-M4 alebo ARM® Cortex®-M7.

MotionPE API

Rozhrania API knižnice MotionPE sú:

uint8_t MotionPE_GetLibVersion(char *verzia)
- načíta verziu knižnice
- *verzia je ukazovateľ na pole s 35 znakmi
- vráti počet znakov v reťazci verzie
void MotionPE_Initialize(void)
- vykonáva inicializáciu knižnice MotionPE a nastavenie vnútorného mechanizmu
  Poznámka: Túto funkciu je potrebné zavolať pred použitím knižnice odhadu polohy a pred použitím knižnice je potrebné povoliť modul CRC v mikrokontroléri STM32 (v registri povolenia periférnych hodín RCC).
void MotionPE_ResetLib(void)
- resetovať knižnicu
void MotionPE_Update(MPE_input_t *data_in, MPE_output_t *data_out)
- vykoná algoritmus odhadu polohy
- Parameter *data_in je ukazovateľ na štruktúru so vstupnými údajmi
- parametre pre typ štruktúry MPE_input_t sú:
  - AccX je hodnota snímača akcelerometra na osi X v g
  - AccY je hodnota snímača akcelerometra na osi Y v g
  - AccZ je hodnota snímača akcelerometra na osi Z v g
- Parameter *data_out je ukazovateľ na zoznam s nasledujúcimi položkami:
  - MPE_UNKNOWN = 0
  - MPE_SITTING = 1
  - MPE_STANDING = 2
  - MPE_LYING_DOWN = 3
- void MotionPE_SetOrientation_Acc(const char *acc_orientation)
  - táto funkcia sa používa na nastavenie orientácie údajov akcelerometra
  - konfigurácia sa zvyčajne vykonáva ihneď po volaní funkcie MotionPE_Initialize
  - Parameter *acc_orientation je ukazovateľ na reťazec troch znakov označujúci smer každej kladnej orientácie referenčnej snímky použitej na výstup údajov z akcelerometra v sekvencii x, y, z. Platné hodnoty sú: n (sever) alebo s (juh), w (západ) alebo e (východ), u (hore) alebo d (dole).
  - Ako je znázornené na obrázku nižšie, senzor akcelerometra X-NUCLEO-IKS4A1 má orientáciu SEU (x – juh, y – východ, z – hore), takže reťazec je: „seu“.

Vývojový diagram API

Demo kód

Nasledujúci demonštračný kód načíta údaje zo senzora akcelerometra a získa odhadovanú polohu

Výkon algoritmu

Algoritmus odhadu polohy využíva iba údaje z akcelerometra a beží pri nízkej frekvencii (16 Hz), aby sa znížila spotreba energie. Nižšie uvedená tabuľka zobrazuje výkonnosť algoritmu odhadu polohy z hľadiska miery úspešnosti rozpoznávania

Sample aplikácie

Middleware MotionPE sa dá ľahko manipulovať na vytváranie používateľských aplikácií. Spoločnosť A sampAplikácia sa nachádza v priečinku Aplikácia. Je navrhnutý tak, aby fungoval na vývojovej doske NUCLEO-F401RE, NUCLEOU575ZI-Q alebo NUCLEO-L152RE pripojenej k rozširujúcej doske X-NUCLEO-IKS01A3 alebo X-NUCLEO-IKS4A1. Aplikácia rozpozná aktuálnu pozíciu používateľa v reálnom čase.

Vyššie uvedený obrázok zobrazuje používateľské tlačidlo B1 a tri LED diódy dosky NUCLEO-F401RE. Akonáhle je doska napájaná, LED LD3 (PWR) sa rozsvieti.
Poznámka: Po zapnutí dosky LED LD2 zabliká, čo znamená, že aplikácia je pripravená. Na sledovanie údajov v reálnom čase je potrebné pripojenie pomocou kábla USB. Doska je napájaná z PC cez USB pripojenie. Tento pracovný režim umožňuje užívateľovi zobraziť v reálnom čase detekovanú polohu užívateľa, údaje akcelerometra, čas stamp a akékoľvek ďalšie údaje zo senzorov pomocou MEMS-Studio.

Aplikácia MEMS-Studio

SampAplikácia používa aplikáciu MEMS-Studio, ktorú si môžete stiahnuť z www.st.com.
Krok 1. Uistite sa, že sú nainštalované potrebné ovládače a že doska STM32 Nucleo s príslušnou rozširujúcou doskou je pripojená k počítaču.

Krok 2. Spustite aplikáciu MEMS-Studio, čím otvoríte hlavné okno aplikácie. Ak je k PC pripojená doska STM32 Nucleo s podporovaným firmvérom, automaticky sa zistí príslušný COM port. Stlačením tlačidla [Connect] vytvorte pripojenie k hodnotiacej doske

Krok 3. Po pripojení k doske STM32 Nucleo s podporovaným firmvérom sa otvorí karta [Library Evaluation].

Ak chcete spustiť a zastaviť streamovanie údajov, prepnite príslušné [Spustiť] alebo [Stop] tlačidlo na vonkajšom vertikálnom paneli nástrojov. Dáta prichádzajúce z pripojeného snímača môžu byť viewvýberom karty [Data Table] na vnútornej vertikálnej lište nástrojov.

Krok 4. Kliknutím na [Pose Estimation] otvoríte vyhradenú stránku pre túto knižnicu.

Krok 5. Kliknite na [Uložiť do File], čím otvoríte okno konfigurácie zaznamenávania údajov. Vyberte senzor a údaje odhadu polohy, ktoré sa majú uložiť do file. Ukladanie môžete spustiť alebo zastaviť kliknutím na príslušné tlačidlo

Krok 6. Režim vkladania údajov možno použiť na odoslanie predtým získaných údajov do knižnice a prijatie výsledku. Výberom karty [Data Injection] na zvislom paneli nástrojov otvorte vyhradené view pre túto funkciu

Krok 7. Kliknutím na tlačidlo [Prehľadávať] vyberte položku file s predtým zachytenými údajmi vo formáte CSV. Údaje sa načítajú do tabuľky v aktuálnom stave view.

Ostatné tlačidlá budú aktívne. Môžete kliknúť na:

Tlačidlo [Offline Mode] na zapnutie/vypnutie offline režimu firmvéru (režim využívajúci predtým nasnímané dáta).
Tlačidlá [Start]/[Stop]/[Step]/[Repeat] na ovládanie dátového toku z MEMS-Studio do knižnice

Referencie

Všetky nasledujúce zdroje sú voľne dostupné na www.st.com.

UM1859: Začíname s rozšírením softvéru X-CUBE-MEMS1 motion MEMS a senzora prostredia pre STM32Cube
UM1724: dosky STM32 Nucleo-64 (MB1136)
UM3233: Začíname s MEMS-Studio

História revízií

Tabuľka 5. História revízií dokumentu

DÔLEŽITÉ UPOZORNENIE – POZORNE ČÍTAJTE

STMicroelectronics NV a jej dcérske spoločnosti (“ST”) si vyhradzujú právo vykonávať zmeny, opravy, vylepšenia, úpravy a vylepšenia produktov ST a/alebo tohto dokumentu kedykoľvek bez upozornenia. Kupujúci by mali pred zadaním objednávky získať najnovšie relevantné informácie o produktoch ST. Produkty ST sa predávajú v súlade s obchodnými podmienkami ST platnými v čase potvrdenia objednávky. Kupujúci sú výhradne zodpovední za výber, výber a používanie produktov ST a ST nepreberá žiadnu zodpovednosť za pomoc pri aplikácii alebo dizajn produktov kupujúcich. Spoločnosť ST tu neudeľuje žiadnu licenciu, výslovnú ani implicitnú, na akékoľvek právo duševného vlastníctva. Opätovný predaj produktov ST s ustanoveniami odlišnými od informácií uvedených v tomto dokumente ruší akúkoľvek záruku poskytnutú spoločnosťou ST na takýto produkt. ST a logo ST sú ochranné známky spoločnosti ST. Ďalšie informácie o ochranných známkach ST nájdete na stránke www.st.com/trademarks. Všetky ostatné názvy produktov alebo služieb sú majetkom ich príslušných vlastníkov. Informácie v tomto dokumente nahrádzajú a nahrádzajú informácie predtým uvedené v akýchkoľvek predchádzajúcich verziách tohto dokumentu. © 2024 STMicroelectronics – Všetky práva vyhradené

Dokumenty / zdroje

ST Microelectronics NUCLEO-F401RE Knižnica odhadu polohy v reálnom čase [pdf] Používateľská príručka
NUCLEO-F401RE, NUCLEO-U575ZI-Q, NUCLEO-L152RE, NUCLEO-F401RE Knižnica odhadu polohy v reálnom čase, NUCLEO-F401RE, Knižnica odhadov polohy v reálnom čase, Knižnica odhadov časovej polohy, Knižnica odhadov polohy, Knižnica odhadov

Referencie

Používateľská príručka

ST Microelectronics NUCLEO-F401RE Knižnica odhadu polohy v reálnom čase

Informácie o produkte

Návod na použitie produktu