【Arduino】168种传感器系列实验（153）---Maixduino AI开发板

ID:513258 · 发表于 2020-3-11 14:22

k210 RISC-V AI+lOT ESP32视觉听觉开发套装，包括有
OV2640摄像头：200W像素通用24P摄像头
ST7789驱动器芯片2.4寸LCD屏（24P 320X240）

ID:513258 · 发表于 2020-3-11 14:23

OV2640图像传感器
具有200万像素（1632x1232像素），其体积小、工作电压低，提供单片UXGA摄像和影像处理器的所有功能。通过SCCB总线控制，可以输出整帧、子采样、取窗口等方式的各种分辨率10位采样数据。该产品UXGA图像最高达到15帧/秒。用户可以完全控制图像质量、数据格式和传输方式。所有图像处理功能过程包括伽玛曲线、白平衡、饱和度、色度等都可以通过SCCB接口编程。OmmiVision图像传感器应用独有的传感器技术，通过减少或消除光学或电子缺陷如固定图案噪声、托尾、浮散等，提高图像质量，得到清晰的稳定的彩色图像。

ID:513258 · 发表于 2020-3-11 14:25

ID:513258 · 发表于 2020-3-11 14:26

OV2640主要参数
可以支持定制FPC长度，镜头角度（70-160度）可以支持定制FPC长度，镜头角度（70-160度）
感光阵列1632x1232 最大格式UXGA
IO电压1.7V-3.3V 模拟电压2.5-3.0v(内部LDO给核供电1.2V)
功耗工作TBD 休眠<20μA
温度操作-30℃到70℃
稳定工作0℃到50℃
输出格式（8位）YUV/YCbCr4:2:2 RGB565/555/444 GRB4:2:2 Raw RGB Data
光学尺寸1/4"
视场角70度
最大贞率15fps SXGA
灵敏度1.3V/(Lux-sec)
信噪比40 dB
动态范围50 dB
浏览模式逐行
电子曝光1行到1247行
像素面积2.2μm x 2.2μm
暗电流15mV/s at 60℃
工作电流40mA

ID:513258 · 发表于 2020-3-11 14:27

OV2640内部方块图

ID:513258 · 发表于 2020-3-11 14:27

OV2640模块特点
●  高灵敏度、低电压适合嵌入式和低照度应用
●  标准的SCCB接口，兼容I2C接口
● 支持VarioPixel子采样方式
●RawRGB,RGB(GRB4:2:2,RGB565/555/444),YUV(4:2:2)和YCbCr(4:2:2)输出格式
●  支持UXGA、SXGA,VGA,QVGA,QQVGA,CIF,QCIF以及直到40x30大小的各种尺寸
●  支持自动曝光控制、自动增益控制、自动白平衡，自动消除灯光条纹、自动黑电平校准.图像质量控制包括色饱和度、色相、伽玛、锐度ANTI_BLOOM等设置。
●ISP具有消除噪声和坏点补偿功能
● 镜头失光补偿
● 饱和度自动调节
● 边缘增强自动调节
● 降噪自动调节
●  支持图像缩放、平移和窗口设置
●  支持图像压缩，即可输出JPEG图像数据
●  自带嵌入式微处理器
●  集成有源晶振12M，无需外部提供时钟
●  集成LDO，只需供电3.3V即可正常工作

参考电原理图

ID:513258 · 发表于 2020-3-11 14:52

ST7789驱动器芯片2.4寸LCD屏（24P 320X240）
1. 模块名称：液晶显示模块
2. 型号：KD024C-4
3. 同类型型号:
4. 兼容型号：
5. 显示模式：TFT
6. 显示色彩：65/262K
7. 分辨率: 240*320
8. 点距：0.153 (H) x 0.153 (V)
9. 视角：12:00
10. 控制IC：ST7789V
11. 显示类型：全透型，常白
12. 外形尺寸：42.72*60.26*2.6mm
13. 可视面积：38.32*50.56 mm
14. 点阵区面积：36.72*48.96mm
15. 亮度：300cd/m2
16. 对比度：500
17. 接口类型: 8/9/16/18位8080并口
16/18位RGB接口
3/4线SPI接口
18. 引脚数：24
19. 引脚距离：0.5mm
20. 连接类型: FPC插接型
21. 工作电压：3.3V
22. 背光灯颜色及类型: 白色LED背光
23. 背光电路：4 LED 并联, 共阳
If=80mA, Vf =3.2V
24. 使用寿命：100000h
25. 工作温度：-20----70°C
26. 储存温度：-30----80°C
27. 质量体系认证：ISO9001:2008
28. 产品认证：RoHS

ID:513258 · 发表于 2020-3-11 20:43

ID:513258 · 发表于 2020-3-11 21:57

【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料+代码+图形+仿真）
  实验一百五十三：Maixduino AI开发板 k210 RISC-V AI+lOT ESP32视觉听觉开发套装
  安装<Sipeed_ST7789.h>库，开发板自带
  项目之二：测试Maixduino配套2.4寸LCD屏

ID:513258 · 发表于 2020-3-11 21:59

/*
【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料+代码+图形+仿真）
实验一百五十三：Maixduino AI开发板 k210 RISC-V AI+lOT ESP32视觉听觉开发套装
安装<Sipeed_ST7789.h>库，开发板自带
项目之二：测试Maixduino配套2.4寸LCD屏
*/
#include <Sipeed_ST7789.h>
SPIClass spi_(SPI0); // Maix系列板载LCD必须为SPI0
Sipeed_ST7789 lcd(320, 240, spi_);
void func()
{
lcd.fillScreen(COLOR_RED);
lcd.drawRect(20, 20, 50, 50, COLOR_WHITE);
lcd.fillCircle(100, 100, 40, COLOR_WHITE);
lcd.fillTriangle(10, 200, 300, 200, 300, 150, COLOR_WHITE);
lcd.setTextSize(2);
lcd.setTextColor(COLOR_WHITE);
lcd.setCursor(100, 30);
lcd.println("hello Maixduino");
}
void func2()
{
lcd.fillScreen(COLOR_RED);
lcd.drawRect(20, 20, 50, 50, COLOR_WHITE);
lcd.fillCircle(180, 50, 40, COLOR_WHITE);
lcd.fillTriangle(10, 300, 200, 300, 200, 150, COLOR_WHITE);
lcd.setTextSize(2);
lcd.setTextColor(COLOR_WHITE);
lcd.setCursor(1, 100);
lcd.println("hello Maixduino");
}
void setup()
{
lcd.begin(15000000, COLOR_RED);
}
void loop()
{
lcd.setRotation(0);
func();
delay(3000);
lcd.invertDisplay(true);
func();
delay(3000);
lcd.setRotation(1);
func2();
delay(3000);
lcd.setRotation(2);
func();
delay(3000);
lcd.setRotation(3);
func2();
delay(3000);
}

复制代码

ID:513258 · 发表于 2020-3-11 22:00

ID:513258 · 发表于 2020-3-12 08:53

推断Maixduino板子右上角，这颗芯片是三轴数字加速计MSA300（猜测的）

ID:513258 · 发表于 2020-3-12 08:56

ID:513258 · 发表于 2020-3-12 09:20

MSA300
1、是一种三轴低g加速度计，具有I2C/SPI数字输出
2、消费级以及专业级应用
3、它具有动态用户可选择的完整
4、加速度测量范围为±2g/±4g/±8g/±16g和al
5、输出数据速率从1Hz到500Hz
6、MSA300提供超小型
（2毫米x 2毫米，高度1毫米）LGA包装
7、使用温度范围 -40°C至+85°C

主要特征
1、超小包装2x2x1毫米，LGA-12针
2、用户可选择范围， ±2g, ±4g, ±8g, ±16g
3、1.62V至3.6V工作电源电压
4、1.2V至3.6V IO电源电压
5、用户可选择的数据输出速率
6、接口I2C/SPI（4线/3线）
7、具备二个中断引脚
8、14位分辨率
9、低功耗
10、编程偏移和敏感
11、符合RoHS应用规范
12、适合手机和平板电脑
13、显示方向
14、手势识别
15、振动监测
16、内倾角和倾斜感应
17、计步器
18、玩游戏
19、自由落体检测

ID:513258 · 发表于 2020-3-12 09:39

ID:513258 · 发表于 2020-3-12 10:26

ID:513258 · 发表于 2020-3-12 11:07

本帖最后由 eagler8 于 2020-3-12 11:09 编辑

/*【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料+代码+图形+仿真）
实验一百五十三：Maixduino AI开发板 k210 RISC-V AI+lOT ESP32视觉听觉开发套装
安装 <MSA300.h>库，开发板自带
项目之三：测试Maixduino板载三轴数字加速计MSA300
*/
#include <MSA300.h>
#include <Wire.h>
// 这是将创建的字符串的长度
// 包含减号和小数点
const signed char formattedStringLength = 11;
// 待打印的异常点后的位数
const unsigned char numVarsAfterDecimal = 6;
acc_t data;
MSA300 msa;
static char outstr[formattedStringLength];
char * formatValue(float value)
{
dtostrf(value, formattedStringLength, numVarsAfterDecimal, outstr);
return outstr;
}
void setup()
{
Serial.begin(9600);
Wire.begin();
msa.begin();
}
void loop()
{
data = msa.getAcceleration();
Serial.printf("Xa:%s ", formatValue(data.x));
Serial.printf("Ya:%s ", formatValue(data.y));
Serial.printf("Za:%s", formatValue(data.z));
Serial.println();
delay(1000);
}

复制代码

ID:513258 · 发表于 2020-3-12 11:18

二种可能：
一是只有示例，Maixduino板上没有MSA300硬件
二是有硬件，但设置接口有误，没有信号输入

ID:513258 · 发表于 2020-3-12 16:12

ID:513258 · 发表于 2020-3-12 16:14

板载MEMS麦克风
MEMS（微型机电系统）麦克风是基于MEMS技术制造的麦克风，简单的说就是一个电容器集成在微硅晶片上，可以采用表贴工艺进行制造，能够承受很高的回流焊温度，容易与 CMOS 工艺及其它音频电路相集成，并具有改进的噪声消除性能与良好的 RF 及 EMI 抑制能。MEMS麦克风的全部潜能还有待挖掘，但是采用这种技术的产品已经在多种应用中体现出了诸多优势，特别是中高端手机应用中。

ID:513258 · 发表于 2020-3-12 16:17

MEMS MIC优势
实际使用的大多数麦克风都是ECM(驻极体电容器)麦克风，这种技术已经有几十年的历史。ECM 的工作原理是利用驻有永久电荷的聚合材料振动膜。与ECM的聚合材料振动膜相比，MEMS麦克风在不同温度下的性能都十分稳定，其敏感性不会受温度、振动、湿度和时间的影响。由于耐热性强，MEMS麦克风可承受260℃的高温回流焊，而性能不会有任何变化。由于组装前后敏感性变化很小，还可以节省制造过程中的音频调试成本。MEMS麦克风需要ASIC提供的外部偏置，而ECM没有这种偏置。有效的偏置将使MEMS麦克风在整个操作温度范围内都可保持稳定的声学和电气参数，还支持具有不同敏感性的麦克风设计。传统ECM的尺寸通常比MEMS麦克风大，并且不能进行SMT（表面贴装技术）操作。在MEMS麦克风的制造过程中，SMT回流焊简化了制造流程，可以省略一个通常以手工方式进行的制造步骤。在ECM麦克风内，必须添加进行信号处理的电子元件；而在MEMS麦克风中，只需在上添加额外的专用功能即可。与ECM相比，这种额外功能的优点是使麦克风具有很高的电源抑制比，能够有效抑制电源电压的波动。另一个优点是，集成在芯片上的宽带RF抑制功能，这一点不仅对手机这样的RF应用尤其重要，而且对所有与手机操作原理类似的设备（如助听器）都非常重要。MEMS麦克风的小型振动膜还有另一个优点，直径不到1mm的小型薄膜的重量同样轻巧，这意味着，与ECM相比，MEMS麦克风会对由安装在同一PCB上的扬声器引起的PCB 噪声产生更低的振动耦合。

MEMS MIC发展前景
对于大型的半导体制造商来说，他们具备制造该产品系列的核心能力。首先是MEMS 设计和制造能力，其次是ASIC设计和制造能力，最后是大容量、低成本的封装能力。迄今为止，音频公司一直占据着几乎整个MEMS麦克风市场，它们必须依赖半导体代工厂提供相关技术并与他们分享利润。现在，英飞凌的进入意味着该市场拥有了新的选择，并且降低了元件购买者的风险。尺寸方面的限制主要来自MEMS本身。另外，由于音频端口不能采用真空工具进行操作，尺寸的进一步缩小将会受到制造过程中标准自动化贴装工具的限制。ASIC中将会集成更多功能：和数字输出是第一步；还可利用标准组件，如风噪信号过滤组件；专用接口和信号预处理将成为很大的应用领域；RF屏蔽也会得到进一步改进。在音频方面，MEMS麦克风也会有很多变化。SMM310不只在20Hz20kHz的频率范围内针对人声进行了优化，还有较高的声学敏感性。很难预测何时会出现带有集成式麦克风并能记录美妙立体声的单芯片摄像电话，但毫无疑问，技术正在朝着这个方向发展。

ID:513258 · 发表于 2020-3-12 16:21

MEMS麦克风的构造图
相较于ECM麦克风的聚合材料振动膜，在不同温度下，MEMS麦克风所展现的性能都相当稳定，不会受到时间、温度、湿度和振动的影响。MEMS麦克风的耐热性相当强，可以承受摄氏260度的高温回流焊，但是其性能不会有任何变化。再加上MEMS麦克风可以有效的降低射频所产生的干扰，这就让其逐渐发展成为麦克风主流。MEMS麦克风包含一个灵活悬浮的薄膜，它可在一个固定背板之上自由移动，所有元件均在一个硅晶圆上制造。该结构形成一个可变电容，固定电荷施加于薄膜与背板之间。传入的声压波通过背板中的孔，引起薄膜运动，其运动量与压缩和稀疏波的幅度成比例。这种运动改变薄膜与背板之间的距离，进而改变电容，如下图所示。在电荷恒定的情况下，此电容变化转换为电信号。

ID:513258 · 发表于 2020-3-12 16:28

ID:513258 · 发表于 2020-3-12 16:30

ID:513258 · 发表于 2020-3-12 16:34

/*【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料+代码+图形+仿真）
实验一百五十三：Maixduino AI开发板 k210 RISC-V AI+lOT ESP32视觉听觉开发套装
项目之四：测试板载MEMS麦克风之添加语音识别库
安装<Maix_Speech_Recognition.h>库，开发板自带
*/
#include "Maix_Speech_Recognition.h"
SpeechRecognizer rec;//语音识别器记录
void setup()
{
rec.begin();
Serial.begin(115200);
Serial.println("start rec...");
if( rec.record(0, 0) == 0) // 关键字num，型号num
{
rec.print_model(0, 0);
}
else
Serial.println("rec failed");
}
void loop()
{
}

复制代码

ID:513258 · 发表于 2020-3-12 16:38

项目之四：测试板载MEMS麦克风之添加语音识别库
安装<Maix_Speech_Recognition.h>库，开发板自带

ID:513258 · 发表于 2020-3-19 12:45

【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料+代码+图形+仿真）
  实验一百五十三：Maixduino AI开发板 k210 RISC-V AI+lOT ESP32视觉听觉开发套装
  项目之五：寻找Maixduino板载LED端口号（pin1）
  Maixduino 支持基本的 Arduino 输入输出函数，你可以像使用其他 Arduino 开发板一样使用它们。
  Maixduino 可以自由操作不超过 32 个数字 IO 口，并可以将它们同时映射到 48 个 FPIO 上。

/*
【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料+代码+图形+仿真）
实验一百五十三：Maixduino AI开发板 k210 RISC-V AI+lOT ESP32视觉听觉开发套装
项目之五：寻找Maixduino板载LED端口号（pin1）
Maixduino 支持基本的 Arduino 输入输出函数，你可以像使用其他 Arduino 开发板一样使用它们。
Maixduino 可以自由操作不超过 32 个数字 IO 口，并可以将它们同时映射到 48 个 FPIO 上。
*/
void setup() {
pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
}
void loop() {
digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
delay(1000);
digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
delay(1000);
}

复制代码

ID:513258 · 发表于 2020-3-19 12:46

ID:513258 · 发表于 2020-3-19 16:46

项目之六：通过模拟输出功能来设置呼吸灯
  Maixduino 使用 K210 芯片的 PWM 模块实现模拟输出 analogWrite() 功能。
  不能使用模拟输入 analogRead() 功能。
  Maixduino 可以在 48 个自由引脚中最多选择 12 个设置模拟输出功能。

/*
【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料+代码+图形+仿真）
实验一百五十三：Maixduino AI开发板 k210 RISC-V AI+lOT ESP32视觉听觉开发套装
项目之六：通过模拟输出功能来设置呼吸灯
Maixduino 使用 K210 芯片的 PWM 模块实现模拟输出 analogWrite() 功能。
不能使用模拟输入 analogRead() 功能。
Maixduino 可以在 48 个自由引脚中最多选择 12 个设置模拟输出功能。
*/
int led1 = 1; // 板载LED
void setup()
{
pinMode(led1, OUTPUT);
}
void setColor(int value)
{
analogWrite(led1, 220-value);
}
void loop()
{
int i;
for (i=0; i<221; i++)
{
setColor(i);
delay(5);
}
delay(100);
}

复制代码

ID:513258 · 发表于 2020-3-19 17:25

项目之七：串口输出]

] 序列对应于UARTHSClass，其余的Serial1、Serial2和Serial3是UARTClass。

]

/*
【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料+代码+图形+仿真）
实验一百五十三：Maixduino AI开发板 k210 RISC-V AI+lOT ESP32视觉听觉开发套装
项目之七：串口输出"Hello world！"
在Maixduino中，有两种类型的串行设备：UARTHSClass和UARTClass。
序列对应于UARTHSClass，其余的Serial1、Serial2和Serial3是UARTClass。
串行使用默认引脚4（RX），5（TX）。
*/
#include <Arduino.h>
void setup()
{
Serial.begin(9600);
}
void loop()
{
Serial.println("Hello world！");
delay(2000);
}

复制代码

ID:513258 · 发表于 2020-3-19 17:25

ID:513258 · 发表于 2020-3-22 13:10

【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料+代码+图形+仿真）
实验一百五十三：Maixduino AI开发板 k210 RISC-V AI+lOT ESP32视觉听觉开发套装
程序之八：I2C测试

/*
【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料+代码+图形+仿真）
实验一百五十三：Maixduino AI开发板 k210 RISC-V AI+lOT ESP32视觉听觉开发套装
程序之八：I2C测试
*/
#include <Wire.h>
void setup() {
Serial.begin (115200);
// 等待串行端口连接
while (!Serial)
{
}
Serial.println ();
Serial.println ("I2C Testing ...");
byte count = 0;
Wire.begin();
Wire.beginTransmission(0x3C);
Wire.write(0x80);
Wire.write(0xAF);
Wire.endTransmission();
Serial.println ("Done.");
} // 安装结束
void loop() {}

复制代码

ID:513258 · 发表于 2020-3-22 13:11

ID:513258 · 发表于 2020-3-22 13:30

【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料+代码+图形+仿真）
实验一百五十三：Maixduino AI开发板 k210 RISC-V AI+lOT ESP32视觉听觉开发套装
程序之九：I2C设备扫描仪

/*
【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料+代码+图形+仿真）
实验一百五十三：Maixduino AI开发板 k210 RISC-V AI+lOT ESP32视觉听觉开发套装
程序之九：I2C设备扫描仪
*/
#include <Wire.h>
void setup() {
Serial.begin (115200);
// 等待串行端口连接
while (!Serial)
{
}
Serial.println ();
Serial.println ("I2C scanner. Scanning ...");
byte count = 0;
Wire.begin();
for (byte i = 8; i < 120; i++)
{
Wire.beginTransmission (i);
if (Wire.endTransmission () == 0)
{
Serial.print ("Found address: ");
Serial.print (i, DEC);
Serial.print (" (0x");
Serial.print (i, HEX);
Serial.println (")");
count++;
//delay (1); //也许不需要？
} // 良好反应结束
} // 结束for循环
Serial.println ("Done.");
Serial.print ("Found ");
Serial.print (count, DEC);
Serial.println (" device(s).");
} // 安装结束
void loop() {}

复制代码

ID:513258 · 发表于 2020-3-22 13:31

ID:513258 · 发表于 2020-3-23 11:17

Maixduino系列实验（8）---尝试PlatformIO IDE开发环境（win10）

ID:513258 · 发表于 2020-3-23 12:14

PlatformIO 是一款超级方便的跨平台开源物联网硬件集成开发环境，支持 30 多款平台，630 多钟开发板的集成开发。提供跨平台的代码构建器、集成开发环境（IDE），兼容 Arduino，ESP8266和mbed等。PIO 还拥有丰富的第三方库支持，仅需简单几步操作就可以轻松配置开发环境。现在Maix系列开发板(包括Maixduino)已经加持了 PIO IDE，可以同时支持 kendryte-standalone-sdk 和 Arduino 下的开发。

ID:513258 · 发表于 2020-3-23 12:25

PlatformIO 安装

首先需要下载VSCode，打开浏览器输入code.visualstudio(进入到官网),然后进入VSCode的首页，按照下图中红色箭头指示步骤点击下载，大家可以根据自己的操作系统进行下载，VSCode支持windows OS等系统。

ID:513258 · 发表于 2020-3-23 12:36

在 vscode 上安装 platformIO 插件

在搜索栏搜索 platformIO 后点击下面列表的第一个 platformIO IDE

ID:513258 · 发表于 2020-3-23 12:38

点击插件界面上的安装

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