Mini proiect (53) - Trimiterea semnalului de la un senzor hall conectat la ESP32 către RaspberryPi 4 pe SPI

Publicat de Simedru Florin pe noiembrie 26, 2023

Trimiterea semnalului de la un senzor hall conectat la ESP32 către RaspberryPi 4 pe SPI

În acest mic proiect urmăresc transmiterea semnalului de la un senzor Hall către un Raspberry Pi 4, utilizând o conexiune SPI cu un microcontroler ESP32. Descoperiți tehnologia din spatele senzorului Hall și modul în care acesta poate detecta câmpurile magnetice, apoi învățați cum să implementați o conexiune Serial Peripheral Interface (SPI) între ESP32 și Raspberry Pi 4 pentru a transfera eficient datele măsurate. Acest ghid practic vă oferă informații esențiale și pași detaliați pentru a realiza o integrare robustă și precisă între dispozitivele dumneavoastră, deschizând astfel poarta către aplicații diverse, de la monitorizarea mediului înconjurător la proiecte IoT inovatoare.

Comunicația SPI - Serial Peripheral Interface

Comunicarea prin SPI (Serial Peripheral Interface) între un ESP32 și un Raspberry Pi 4 implică utilizarea a trei linii principale: MISO (Master In Slave Out), MOSI (Master Out Slave In), și SCK (Serial Clock). În plus, este posibil să fie nevoie de o linie suplimentară numită SS (Slave Select) sau CS (Chip Select), care indică la dispozitivul slave că trebuie să asculte datele transmise de master.

Despre comunicația SPI am mai discutat și în următoarele articole:

Conectarea Hardware între RaspberryPi4 și ESP32

Iată pașii generali pentru a realiza comunicarea SPI între un ESP32 și un Raspberry Pi 4:

Asigurați-vă că ambele dispozitive au SPI activat. Pe Raspberry Pi, acest lucru se poate face din raspi-config.

Conectați MISO la MISO, MOSI la MOSI, SCK la SCK, și, dacă este necesar, SS/CS la linia corespunzătoare pe ambele dispozitive.
Asigurați-vă că ambele dispozitive au aceeași referință de tensiune (de exemplu în acest caz avem 3.3V pentru fiecare dispozitiv, pentru că ambele dispozitive operează la această tensiune).
Placa ESP32 am conectat-o pe unul din USB-urile de la RaspberryPi4 care asigura aceeasi tensiune de referinta si același GND

Senzorul Hall

Un senzor Hall este un dispozitiv electronic care detectează câmpurile magnetice. Principiul de funcționare se bazează pe efectul Hall, numit după fizicianul Edwin Hall, care a descoperit acest fenomen în 1879. Iată cum funcționează un senzor Hall în linii mari:

Placă Hall: Senzorul Hall are o mică placă de semiconductori (de obicei arseniu de galiu) prin care curge un curent electric.
Câmp Magnetic: Atunci când senzorul Hall este expus la un câmp magnetic extern, acesta afectează mișcarea purtătorilor de sarcină (electroni sau găuri) în semiconductori.
Efectul Hall: Din cauza efectului Hall, care este o deviație laterală a purtătorilor de sarcină într-un câmp magnetic, se creează o diferență de potențial laterală (tensiune) între laturile laterale ale plăcii Hall.
Generare Semnal: Această tensiune laterală este măsurată și convertită într-un semnal electric, care poate fi apoi interpretat pentru a determina intensitatea și direcția câmpului magnetic.
Interpretarea Semnalului: Spre exemplu, într-un dispozitiv de măsurare a curentului electric, un senzor Hall ar putea fi utilizat pentru a detecta câmpul magnetic generat de curentul electric. În aplicații de tipul senzorilor Hall rotativi (rotary encoders), schimbările în câmpul magnetic datorate rotației sunt detectate pentru a măsura poziția sau viteza.

Avantajele senzorilor Hall includ durabilitatea, sensibilitatea la câmpuri magnetice mici, consum redus de energie și durată lungă de viață. Aceste caracteristici îi fac potriviți pentru o gamă variată de aplicații, de la sisteme de control industrial la dispozitive electronice de consum și automobile.

Alt proiecțel similar mai vechi: https://blog.automatic-house.ro/2019/03/01/mini-proiect-11-modul-senzor-magnetic-hall/

Componente

Configurarea și compilarea pentru RaspberryPi

Pentru instalarea librăriei ncurse, care se utilizează în aplicație se utilizează următoarea comandă:


sudo apt-get install libncurses5-dev libncursesw5-dev

Fisierul make care ne ajută să compilăm mai ușor conține următoarele configurări:

#
# Cross Platform Makefile
# Compatible with MSYS2/MINGW, Ubuntu 14.04.1 and Mac OS X
#
# You will need GLFW (http://www.glfw.org):
# Linux:
#   apt-get install libglfw-dev
# Mac OS X:
#   brew install glfw
# MSYS2:
#   pacman -S --noconfirm --needed mingw-w64-x86_64-toolchain mingw-w64-x86_64-glfw
#

#CXX = g++
#CXX = clang++

EXE = spi_test
APP_DIR = ../
SOURCES = main.cpp
SOURCES += $(APP_DIR)/WiringPi/wiringPi.c $(APP_DIR)/WiringPi/wiringPiSPI.c  $(APP_DIR)/WiringPi/piThread.c $(APP_DIR)/WiringPi/softTone.c $(APP_DIR)/WiringPi/softPwm.c $(APP_DIR)/WiringPi/piHiPri.c 
SOURCES += $(APP_DIR)/spidevlib/spidev_lib.c 


OBJS = $(addsuffix .o, $(basename $(notdir $(SOURCES))))
UNAME_S := $(shell uname -s)

CXXFLAGS = -std=c++11  -I$(APP_DIR)/WiringPi -I$(APP_DIR)/spidevlib
CXXFLAGS += -g -Wall -Wformat
LIBS =  -lpthread -lm -lcrypt -lrt -lncurses

##--------------------------------------------------------------------- 
## BUILD FLAGS PER PLATFORM
##---------------------------------------------------------------------

ifeq ($(UNAME_S), Linux) #LINUX
	ECHO_MESSAGE = "Linux"
	LIBS += -lGL `pkg-config --static --libs glfw3`

	CXXFLAGS += `pkg-config --cflags glfw3`
	CFLAGS = $(CXXFLAGS)
endif


##---------------------------------------------------------------------
## BUILD RULES
##---------------------------------------------------------------------

%.o:%.cpp
	$(CXX) $(CXXFLAGS) -c -o $@ $<

%.o:$(IMGUI_DIR)/WiringPi/%.c
	$(CXX) $(CXXFLAGS) -c -o $@ $<
	
%.o:$(IMGUI_DIR)/spidevlib/%.c
	$(CXX) $(CXXFLAGS) -c -o $@ $<

all: $(EXE)
	@echo Build complete for $(ECHO_MESSAGE)

$(EXE): $(OBJS)
	$(CXX) -o $@ $^ $(CXXFLAGS) $(LIBS)

clean:
	rm -f $(EXE) $(OBJS)

După lansarea compilării se vor genera fișierele obiect "*.o", iar apoi se vor link edita și va rezulta un executabil spi_test.

florins@raspberrypi:~/imgui_demo_gl2/src2 $ make
g++ -std=c++11  -I..//WiringPi -I..//spidevlib -g -Wall -Wformat `pkg-config --cflags glfw3` -c -o main.o main.cpp
g++ -std=c++11  -I..//WiringPi -I..//spidevlib -g -Wall -Wformat `pkg-config --cflags glfw3` -c -o wiringPi.o ..//WiringPi/wiringPi.c
g++ -std=c++11  -I..//WiringPi -I..//spidevlib -g -Wall -Wformat `pkg-config --cflags glfw3` -c -o wiringPiSPI.o ..//WiringPi/wiringPiSPI.c
g++ -std=c++11  -I..//WiringPi -I..//spidevlib -g -Wall -Wformat `pkg-config --cflags glfw3` -c -o piThread.o ..//WiringPi/piThread.c
g++ -std=c++11  -I..//WiringPi -I..//spidevlib -g -Wall -Wformat `pkg-config --cflags glfw3` -c -o softTone.o ..//WiringPi/softTone.c
g++ -std=c++11  -I..//WiringPi -I..//spidevlib -g -Wall -Wformat `pkg-config --cflags glfw3` -c -o softPwm.o ..//WiringPi/softPwm.c
g++ -std=c++11  -I..//WiringPi -I..//spidevlib -g -Wall -Wformat `pkg-config --cflags glfw3` -c -o piHiPri.o ..//WiringPi/piHiPri.c
g++ -std=c++11  -I..//WiringPi -I..//spidevlib -g -Wall -Wformat `pkg-config --cflags glfw3` -c -o spidev_lib.o ..//spidevlib/spidev_lib.c
g++ -o spi_test main.o wiringPi.o wiringPiSPI.o piThread.o softTone.o softPwm.o piHiPri.o spidev_lib.o -std=c++11  -I..//WiringPi -I..//spidevlib -g -Wall -Wformat `pkg-config --cflags glfw3` -lpthread -lm -lcrypt -lrt -lncurses -lGL `pkg-config --static --libs glfw3`
Build complete for Linux

Pentru rularea aplicației se execută comanda:

florins@raspberrypi:~/imgui_demo_gl2/src2 $ ./spi_test

Aplicația rulează într-o buclă infinită, și se oprește doar dacă se apasă tasta 'q'.

Configurarea și compilarea pentru ESP32

Configurarea și compilarea pentru ESP23 am realizat-o folosind tot VisualStudioCode, dar pe Windows, iar apoi am conectat ESP-ul la unul din USB-urile RaspberryPi4.

Cod de test pentru RaspberryPi4

Codul de test pentru ESP32

Documentație proiect

Afiliere eMag

Linkurile de la secțiunea "Componente" conțin adresa mea de afiliere la eMag.ro, iar dacă cumperi folosind aceste linkuri vei susține blogul meu. Mulțumesc!

eMag Genius:
Hai și tu în Genius! Abonează-te la Genius 12 luni și primești beneficii premium și 20 lei card cadou eMAG. Profită acum! eMag Genius

Mulțumesc pentru atenție!

Pentru întrebări și/sau consultanță tehnică vă stau la dispoziție pe blog mai jos în secțiunea de comentarii sau pe email simedruflorin@automatic-house.ro. O zi plăcută tuturor !

Automatic house blog

Faceți căutări pe acest blog