UM2275
Manuale d'uso
Introduzione alla libreria di rilevamento delle cadute in tempo reale MotionFD nell'espansione X-CUBE-MEMS1 per STM32Cube
Introduzione
MotionEC è un componente di libreria middleware del software X-CUBE-MEMS1 e funziona su STM3z2. Fornisce informazioni in tempo reale sull'orientamento del dispositivo e sullo stato del movimento in base ai dati di un dispositivo.
Fornisce i seguenti output: orientamento del dispositivo (quaternioni, angoli di Eulero), rotazione del dispositivo (funzionalità giroscopio virtuale), vettore di gravità e accelerazione lineare.
Questa libreria è destinata a funzionare solo con ST MEMS.
L'algoritmo è fornito in formato libreria statica ed è progettato per essere utilizzato su microcontrollori STM32 basati sulle architetture ARM® Cortex®-M0+, ARM® Cortex®-M3, ARM® Cortex®-M33, ARM® Cortex®-M4 e ARM® Cortex®-M7.
È costruito sulla tecnologia software STM32Cube per facilitare la portabilità tra diversi microcontrollori STM32.
Il software viene fornito con sampimplementazione le in esecuzione sulla scheda di espansione X-NUCLEO-IKS4A1 o X-NUCLEO-IKS01A3 su una scheda di sviluppo NUCLEO-F401RE, NUCLEO-U575ZI-Q o NUCLEO-L152RE.
Acronimi e Abbreviazioni
Tabella 1. Elenco degli acronimi
| Acronimo | Descrizione |
| API | Interfaccia di programmazione dell'applicazione |
| BSP | Pacchetto supporto scheda |
| Interfaccia grafica | Interfaccia utente grafica |
| SALVEZZA | Livello di astrazione hardware |
| Ideale per gli amanti | Ambiente di sviluppo integrato |
Libreria middleware MotionFD nell'espansione software X-CUBE-MEMS1 per STM32Cube
2.1 MotionFD suview
La libreria MotionFD amplia le funzionalità del software X-CUBE-MEMS1.
La libreria acquisisce dati dall'accelerometro e dal sensore di pressione e fornisce informazioni sull'evento di caduta dell'utente in base ai dati provenienti da un dispositivo.
La libreria è progettata solo per ST MEMS. Funzionalità e prestazioni quando si utilizzano altri sensori MEMS non vengono analizzate e possono essere significativamente diverse da quanto descritto nel documento.
SampL'implementazione è disponibile per le schede di espansione X-NUCLEO-IKS4A1 e X-NUCLEO-IKS01A3, montate su una scheda di sviluppo NUCLEO-F401RE, NUCLEO-U575ZI-Q o NUCLEO-L152RE.
2.2 Libreria MotionFD
Le informazioni tecniche che descrivono in modo completo le funzioni e i parametri delle API MotionFD sono disponibili nel file HTML compilato MotionFD_Package.chm file situato nella cartella Documentazione.
2.2.1 Descrizione della libreria MotionFD
La libreria di rilevamento delle cadute MotionFD gestisce i dati acquisiti dall'accelerometro e dal sensore di pressione; presenta:
- possibilità di distinguere se la caduta dell'utente è avvenuta o meno
- riconoscimento basato solo sui dati dell'accelerometro e del sensore di pressione
- dati richiesti dell'accelerometro e del sensore di pressioneampla frequenza di ling è 25 Hz
- requisiti di risorse:
– Cortex-M3: 3.6 kB di codice e 3.2 kB di memoria dati
– Cortex-M33: 3.4 kB di codice e 3.2 kB di memoria dati
– Cortex-M4: 3.4 kB di codice e 3.2 kB di memoria dati
– Cortex-M7: 3.4 kB di codice e 3.2 di memoria dati - disponibile per le architetture ARM Cortex-M3, ARM Cortex-M33, ARM Cortex-M4 e ARM Cortex-M7
2.2.2 API MotionFD
Le API della libreria MotionFD sono:
- uint8_t MotionFD_GetLibVersion(char *versione)
– recupera la versione della libreria
– *version è un puntatore a un array di 35 caratteri
– restituisce il numero di caratteri nella stringa della versione - void MotionFD_Initialize(vuoto)
– esegue l'inizializzazione della libreria MotionFD e la configurazione del meccanismo interno
Nota: Questa funzione deve essere chiamata prima di utilizzare la libreria di rilevamento delle cadute e il modulo CRC nel microcontrollore STM32 (nel registro di abilitazione dell'orologio periferico RCC) deve essere abilitato.
- void MotionFD_Update (MFD_input_t *dati_in, MFD_output_t *dati_out)
– esegue l'algoritmo di rilevamento delle cadute
– Il parametro *data_in è un puntatore a una struttura con dati di input
– i parametri per il tipo di struttura MFD_input_t sono:
◦ AccX è il valore del sensore dell'accelerometro sull'asse X in mg
◦ AccY è il valore del sensore dell'accelerometro sull'asse Y in mg
◦ AccZ è il valore del sensore dell'accelerometro sull'asse Z in mg
◦ Press è il valore del sensore di pressione in hPa
– Il parametro *data_out è un puntatore a un enum con i seguenti elementi:
◦ MFD_NOFALL = 0
◦ MFD_FALL = 1 - void MotionFD_SetKnobs(float soglia_caduta, int32_t delta_altitudine_caduta, float tempo_di_sdraiamento)
– imposta i parametri di configurazione della libreria
– fall_threshold soglia di accelerazione in mg
– fall_altitude_delta differenza di altitudine in cm
– tempo di giacenza tempo in secondi senza movimento dopo un impatto - void MotionFD_GetKnobs(float *soglia_di_caduta, int32_t *delta_altitudine_di_caduta, float *tempo_di_sdraiamento)
– ottiene i parametri di configurazione della libreria
– fall_threshold soglia di accelerazione in mg
– fall_altitude_delta differenza di altitudine in cm
– tempo di giacenza tempo in secondi senza movimento dopo un impatto
2.2.3 Diagramma di flusso dell'API
2.2.4 Codice demo
Il seguente codice dimostrativo legge i dati dall'accelerometro e dal sensore di pressione e ottiene il codice dell'evento di caduta.
2.2.5 Prestazioni dell'algoritmo
L'algoritmo di rilevamento delle cadute utilizza solo i dati dell'accelerometro e del sensore di pressione e funziona a bassa frequenza (25 Hz) per ridurre il consumo energetico.
2.3 anniampl'applicazione
Il middleware MotionFD può essere facilmente manipolato per creare applicazioni utente; comeampl'applicazione è fornita nella cartella dell'applicazione.
È progettato per funzionare su una scheda di sviluppo NUCLEO-F401RE, NUCLEO-U575ZI-Q o NUCLEO-L152RE collegata a una scheda di espansione X-NUCLEO-IKS4A1 o X-NUCLEO-IKS01A3.
L'applicazione riconosce in tempo reale l'evento di caduta dell'utente.
La figura sopra mostra il pulsante utente B1 e i tre LED della scheda NUCLEO-F401RE. Una volta alimentata la scheda, il LED LD3 (PWR) si accende.
Per monitorare i dati in tempo reale è necessaria una connessione tramite cavo USB. La scheda è alimentata dal PC tramite connessione USB. Questa modalità di lavoro consente di rilevare l'evento di caduta dell'utente, i dati dell'accelerometro e del sensore di pressione, il tempoamp ed eventualmente altri dati dei sensori, in tempo reale, utilizzando MEMS-Studio.
2.4 Applicazione MEMS-Studio
Le sampL'applicazione utilizza l'applicazione MEMS-Studio, che può essere scaricata da www.st.com.
Fase 1. Assicurarsi che i driver necessari siano installati e che la scheda STM32 Nucleo con la scheda di espansione appropriata sia collegata al PC.
Fase 2. Avviare l'applicazione MEMS-Studio per aprire la finestra principale dell'applicazione.
Se al PC è collegata una scheda STM32 Nucleo con firmware supportato, questa viene rilevata automaticamente.
Premere il pulsante [Connetti] per stabilire la connessione alla scheda di valutazione.
Fase 3. Quando si è connessi a una scheda STM32 Nucleo con firmware supportato, si apre la scheda [Valutazione libreria].
Per avviare e interrompere lo streaming dei dati, attivare l'opzione [Avvia] appropriata 
o [Stop] 
pulsante sulla barra degli strumenti verticale esterna.
I dati provenienti dal sensore collegato possono essere viewed selezionando la scheda [Tabella dati] sulla barra degli strumenti verticale interna
Fase 4. Fare clic su [Rilevamento cadute] per aprire la finestra dell'applicazione dedicata.
Fase 5. Fare clic su [Salva in File] per aprire la finestra di configurazione del datalogging. Selezionare i dati del sensore e del rilevamento delle cadute da salvare nel fileÈ possibile avviare o interrompere il salvataggio cliccando sul pulsante corrispondente.
Fase 6. La modalità Data Injection può essere utilizzata per inviare i dati precedentemente acquisiti alla libreria e ricevere il risultato. Selezionare la scheda [Data Injection] sulla barra degli strumenti verticale per aprire la finestra dedicata view per questa funzionalità.
Fase 7. Fare clic sul pulsante [Sfoglia] per selezionare file con i dati precedentemente acquisiti in formato CSV.
I dati verranno caricati nella tabella corrente view.
Altri pulsanti diventeranno attivi. Puoi cliccare su:
– Pulsante [Modalità offline] per attivare/disattivare la modalità offline del firmware (modalità che utilizza i dati acquisiti in precedenza).
– Pulsanti [Start]/[Stop]/[Step]/[Repeat] per controllare il flusso di dati da MEMS-Studio alla libreria.
2.5 Riferimenti
Tutte le seguenti risorse sono disponibili gratuitamente su www.st.com.
- UM1859: Introduzione ai MEMS di movimento X-CUBE-MEMS1 e all'espansione software del sensore ambientale per STM32Cube
- UM1724: schede STM32 Nucleo-64 (MB1136)
- UM3233: Iniziare con MEMS-Studio
Cronologia delle revisioni
Tabella 4. Cronologia delle revisioni del documento
| Data | Versione | Cambiamenti |
| 22-Set-2017 | 1 | Versione iniziale. |
| 6-feb-18 | 2 | Aggiunti riferimenti alla scheda di sviluppo NUCLEO-L152RE e alla Tabella 2. Algoritmo del tempo trascorso (μs). |
| 21-mar-18 | 3 | Introduzione aggiornata e Sezione 2.1 MotionFDview. |
| 19-feb-19 | 4 | Aggiornata la Tabella 2. Algoritmo del tempo trascorso (μs) e la Figura 2. STM32 Nucleo: LED, pulsante, ponticello. Aggiunte informazioni sulla compatibilità della scheda di espansione X-NUCLEO-IKS01A3. |
| 17-Set-24 | 5 | Aggiornata la sezione Introduzione, Sezione 2.1: MotionFD suview, Sezione 2.2.1: Descrizione della libreria MotionFD, Sezione 2.2.2: API MotionFD, Sezione 2.2.5: Prestazioni dell'algoritmo, Sezione 2.3: Sampapplicazione, Sezione 2.4: applicazione MEMS-Studio |
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