Wenn Sie gerade erst die CodeCell in die Hände bekommen haben, erwartet Sie ein Leckerbissen. Dieses winzige Modul wurde entwickelt, um Ihre DIY-Projekte mit zahlreichen Funktionen auf einer pfenniggroßen Platine zu vereinfachen. In dieser Anleitung führen wir Sie durch :
CodeCell ist ein kompaktes und vielseitiges Modul mit dem ESP32-C3, mehreren Stromversorgungsoptionen und integrierten Sensoren – und das alles in einem winzigen Formfaktor von 1,85 cm Breite. Diese Funktionen machen es zu einem leistungsstarken Werkzeug für eine Vielzahl von Anwendungen.
In diesem ersten Abschnitt machen wir uns zunächst mit der Schaltung vertraut, aus der die CodeCell besteht. Danach gehen wir die einfachen Schritte zum Einrichten Ihrer CodeCell durch.
ESP32C3-Modul
Das Herzstück der CodeCell ist das ESP32C3-Modul, ein kompakter Mikrocontroller, der für seine Maker-Freundlichkeit im IoT-Bereich bekannt ist. Er kombiniert eine Arduino-kompatible Architektur mit integrierten Wi-Fi- und Bluetooth Low Energy (BLE)-Funktionen. Diese Integration bietet die gängigsten Konnektivitätsoptionen bei gleichzeitig kleinem Formfaktor.
Die PCB-Antenne des ESP32C3-Moduls ist auf einer Seite, entfernt von anderen Komponenten, positioniert, um Störungen zu minimieren und die Signalübertragung und den Signalempfang zu verbessern. Diese Platzierung trägt dazu bei, den Einfluss von Masseflächen oder anderen leitfähigen Oberflächen zu reduzieren, die die Antennenleistung beeinträchtigen könnten. Die Komponenten auf der Unterseite befinden sich innerhalb des empfohlenen Abstands für die Antenne. Beim Testen haben wir festgestellt, dass die Leistung der Antenne durch die minimalen Störungen eines USB-C-Kabels nicht beeinträchtigt wird, da diese Kabel normalerweise abgeschirmt sind.
Der ESP32-C3 bietet mit 4 MB Flash und 400 KB SRAM reichlich Speicher und kann damit die meisten typischen Anwendungen ausführen. Sein 32-Bit-RISC-V-Single-Core-Prozessor mit bis zu 160 MHz erledigt verschiedene Aufgaben effizient. Diese Kombination aus Speicher und Rechenleistung macht den ESP32-C3 für ein breites Anwendungsspektrum geeignet.
Das ESP32C3-Modul unterstützt auch einen USB-Seriell-/JTAG-Controller, sodass wir die CodeCell über den USB-C-Anschluss erneut flashen und serielle Daten zur Kommunikation und zum Debuggen senden können.
Energieverwaltung
Die CodeCell bietet Flexibilität bei den Stromversorgungsoptionen. Sie kann über den LiPo-Batterieanschluss, ein USB-C-Kabel oder beides mit Strom versorgt werden.
Mit dem LiPo-Batterieanschluss ist es einfacher als je zuvor, die Batterie sicher anzuschließen, ohne dass Lötarbeiten erforderlich sind oder die Gefahr eines versehentlichen Kurzschlusses besteht.
Der USB-C-Anschluss dient zwei Zwecken: Er wird sowohl zum Betreiben des Geräts als auch zum Neuprogrammieren verwendet. Diese Multi-Power-Option wird durch den Batteriemanagement-Chip BQ24232 ermöglicht, der über dynamisches Power-Path-Management (DPPM) verfügt, das das System mit Strom versorgen und gleichzeitig und unabhängig die Batterie laden kann. Der Ladevorgang der Batterie wird in drei Phasen gesteuert: Konditionierungsvorladung, konstanter Strom und konstante Spannung. Zum Schutz der Batterie wird die Ausgangsspannung (Vo) durch den BQ24232-Chip geregelt. Dieser Ausgang unterstützt einen maximalen Ausgangsstrom von 1500 mA bei Stromversorgung durch die LiPo-Batterie und 450 mA bei Stromversorgung über USB.
Standardmäßig ist der Ladestrom des LiPo-Akkus auf 90 mA eingestellt, was eine ausgewogene und sichere Laderate für den optionalen 170-mAh-LiPo-Akku gewährleistet. Darüber hinaus muss der 0402-Widerstand R12 abgelötet und durch einen neuen Widerstand gemäß der Formel (R = 870/Ichrg) ersetzt werden, wenn man die Laderate anpassen möchte. Dies wird nur Lötprofis empfohlen, die sich nicht davor scheuen, mit winzigen 0402-Komponenten zu kämpfen! Weitere Informationen zum Laden des Akkus finden Sie im Datenblatt des BQ24232.
Die CodeCell- Bibliothek kann über die integrierte adressierbare RGB-LED visuelles Feedback zum Batterie-/USB-Stromstatus liefern:
Die Leistungsregelung wird zusätzlich durch mehrere Entkopplungskondensatoren unterstützt, darunter bis zu zwei Massenkondensatoren mit jeweils 100 µF, die neben dem Batterieanschluss platziert sind. Diese Kondensatoren sind mit den 3,3-V- und den Vo-Ausgangspins verbunden, um eine stabile Stromversorgung zu gewährleisten. Zusätzlich verfügt die Platine über zwei TVS-Dioden zum Schutz; eine schützt die 5-V-USB-Eingangsspannung (Vin) und die andere die Ausgangsspannung (Vo). Diese TVS-Dioden bieten Schutz vor elektrostatischen Entladungen (ESD) und können wiederholte ESD-Schläge über dem im internationalen Standard IEC 61000-4-2 festgelegten Höchstwert sicher absorbieren, ohne dass es zu Leistungseinbußen kommt.
Die Platine enthält außerdem einen integrierten 3,3-V-Low-Dropout-Regler (LDO), der eine stabile Stromversorgung für die Niederspannungskomponenten gewährleistet. Dieser winzige NCP177-LDO-Chip kann bis zu 500 mA Ausgangsstrom mit einer typisch niedrigen Dropout-Spannung von 200 mV bei 500 mA ausgeben.
GPIO- und Stromversorgungspins
Angesichts des kompakten Designs bestand die größte Herausforderung darin, die GPIO-Pins optimal zu nutzen. Wir haben dies gelöst, indem wir jede der drei verfügbaren Seiten der CodeCell je nach Anwendung in verschiedene E/A-Abschnitte unterteilt haben. Außerdem haben wir Stromanschlüsse an den Kanten des Moduls platziert, um den Anschluss an verschiedene Stromquellen zu erleichtern. So können Sie andere Module, Sensoren und Aktoren an verschiedenen Seiten anschließen.
Auf der Unterseite werden 3 von 5 Pins für die Stromversorgung verwendet: ein Erdungspin (GD), ein 3,3-V-Logikpegel-Stromversorgungspin (3V3) und ein 5-V-Eingangsladepin (5V0). Dieser 5V0-Pin ist mit der USB-Eingangsspannung verbunden. Das bedeutet, dass Sie ihn verwenden können, um 5 V Strom zu erhalten, wenn USB angeschlossen ist, oder Sie können ihn als Stromeingang zum Laden verwenden, anstatt USB zu verwenden. Die anderen 2 Pins sind die I2C-SDA- und SCL-Pins zum Hinzufügen externer digitaler Sensoren. Wenn Sie keine externen Sensoren und die Licht-/Bewegungssensoren verwenden, können diese I2C-Pins als GPIOs eingerichtet werden.
Die anderen beiden Seiten verfügen jeweils über einen Erdungsstift (GD) und einen Spannungsausgangsstift (VO). Jede Seite verfügt außerdem über 3 programmierbare GPIO-Pins (IO1, IO2, IO3, IO5, IO6, IO7), die alle als PWM-Pins konfiguriert werden können ( ideal für den direkten Anschluss einer H-Brücke zur Aktuator-/Motorsteuerung ). IO1, IO2 und IO3 können auch als ADC-Pins verwendet werden.
Sensorfunktionen
Zu den herausragenden Merkmalen der CodeCell gehören die integrierten Sensoren. Jede Einheit ist mit einem integrierten Lichtsensor ausgestattet. Außerdem ist ein optionaler Bewegungssensor erhältlich, um die Bewegungserkennung Ihres Projekts zu verbessern – besonders nützlich für Roboter und Wearables!
Als Nächstes werden wir uns damit befassen, wie die CodeCell -Bibliothek sowohl die Konfiguration dieser Sensoren als auch das Lesen ihrer Daten vereinfacht.
Wie richten Sie Ihre CodeCell ein und verwenden sie?Um die Programmierung noch einfacher zu machen, CodeCell Die Bibliothek bietet eine breite Palette an Funktionen zum Initialisieren, Lesen und Verwalten von Sensoren und Strom. In diesem Abschnitt erklären wir alles, was Sie über die Einrichtung Ihres Geräts und seiner Bibliothek wissen müssen.
Auspacken Ihrer CodeCell
Beginnen wir mit dem, was Sie in der Box finden. Abhängig von den Optionen, die Sie beim Bezahlvorgang ausgewählt haben, finden Sie in der Box:
CodeCell zum ersten Mal einschalten
Beginnen wir mit dem Einstecken eines USB-C-Kabels! Sobald Ihre CodeCell mit Strom versorgt wird, sollte sie:
Einrichten Ihrer CodeCell
Der nächste Schritt besteht darin, die CodeCell mit der Arduino IDE zu verbinden und eine Skizze auszuführen:
Nachdem Ihre IDE vollständig eingerichtet ist, können wir nun mit der Installation der Bibliothek „CodeCell“ fortfahren. Gehen Sie dazu zu „Sketch > Bibliothek einbinden > Bibliotheken verwalten“ – der „Bibliotheksmanager“ sollte sich öffnen. Geben Sie einfach „CodeCell“ ein und klicken Sie auf „Installieren“, um die neueste Version von CodeCell herunterzuladen.
Wir aktualisieren diese Bibliothek kontinuierlich und fügen neue Funktionen hinzu. Stellen Sie daher sicher, dass Sie die neueste Version verwenden.
Um sich schnell mit dieser Bibliothek vertraut zu machen, gehen Sie zu „Datei > Beispiele > CodeCell“, wo Sie mehrere Beispiele finden, die Sie für Ihre Projekte verwenden und ändern können. Wir empfehlen, mit dem Beispiel „GettingStarted“ zu beginnen, das nur wenige Codezeilen enthält, aber alle mit CodeCell verfügbaren Sensorfunktionen erklärt.
Sobald Sie eine Beispielskizze ausgewählt haben, klicken Sie auf die Schaltfläche „Hochladen“, um den Code auf Ihre CodeCell zu flashen. Öffnen Sie nach dem Hochladen den seriellen Monitor „Tools > Serieller Monitor“, um serielle Daten von Ihrer CodeCell anzuzeigen.
Hier sind einige zusätzliche CodeCell- Tutorials, die Ihnen den Einstieg in verschiedene Anwendungen erleichtern:
CodeCell-Bibliotheksfunktionen
Um den Code genauer zu untersuchen, wollen wir alle Funktionen aufschlüsseln und erklären, was jede einzelne macht:
CodeCell initialisieren
Der erste Schritt bei der Nutzung der CodeCell besteht darin, es zu initialisieren. Dies geschieht mit der Funktion `myCodeCell.Init()`, mit der Sie die Sensoren angeben können, die Sie aktivieren möchten.
Verfügbare Sensormakros:
Sie können mehrere Makros mit dem Operator „+“ kombinieren, um mehrere Sensoren gleichzeitig zu initialisieren.
Energiemanagement
Die Funktion `myCodeCell.Run()` ist für die Energieverwaltung von entscheidender Bedeutung. Diese Funktion sollte innerhalb der Funktion `loop()` aufgerufen werden, um den Batteriestatus zu verwalten und eine optimale Energienutzung sicherzustellen.
Funktionsverhalten:
Sensordaten auslesen
Nach der Initialisierung der Sensoren können Sie deren Daten mithilfe verschiedener von der Bibliothek bereitgestellter Funktionen lesen. Hier ist ein kurzer Überblick über die verfügbaren Funktionen:
Lichtsensorfunktionen:
Funktionen des Bewegungssensors:
Anwendungsbeispiel:
Ruhezustand, Energiesparen, Diagnose- und LED-Funktionen
Die CodeCell umfasst mehrere Funktionen zur Verwaltung des Ruhe- und Energiesparmodus:
Sie haben jetzt Ihre ersten Schritte mit CodeCell gemacht. Tauchen Sie tiefer in die Bibliotheksbeispiele ein, erkunden Sie Sensorintegrationen und beginnen Sie, Ihre innovativen Projekte mit CodeCell zum Leben zu erwecken!
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