探索CY8CKIT - 028 - SENSE IoT传感扩展套件

在物联网和机器学习蓬勃发展的今天，传感器和音频组件等硬件在创新应用中扮演着至关重要的角色。CY8CKIT - 028 - SENSE IoT传感扩展套件就是这样一款能为开发者带来诸多便利的工具。今天，我们就来深入了解一下这款套件。

文件下载：Infineon Technologies 物联网检测扩展套件(CY8CKIT-028-SENSE).pdf

套件概况

这款套件主要是作为Arduino™ UNO 基础板的扩展，为其增添常见传感器、音频组件和用户界面。它主要面向两个应用方向：

• 音频应用：套件内有两个PDM麦克风和一个模拟麦克风，还有带音频插孔连接器的音频编解码器。
• 机器学习（ML）应用：包含多个传感器，如9轴绝对定向传感器、压力和温度传感器以及麦克风，可生成输入数据来驱动ML算法。

套件内容

• IoT传感扩展板：核心组件，集成了各种传感器和音频组件。
• 快速入门指南：帮助用户快速上手。

拿到套件后，要检查内容是否齐全，若有部件缺失，可联系英飞凌销售办公室。

入门指南

要熟悉这款套件，可按以下步骤进行：

• 套件操作章节：介绍套件的工作原理和主要特性。
• 硬件章节：提供详细的硬件描述、原理图和物料清单（BOM）。
• 编程和调试：参考CY8CKIT - 062S2 - 43012和CY8CKIT - 064B0S2 - 4343W套件指南。 扩展板可插入英飞凌任何兼容Arduino™ UNO的开发平台，这里以CY8CKIT - 062S2 - 43012或CY8CKIT - 064B0S2 - 4343W作为基础板为例。套件板上虽无可编程设备，但有一个可配置的音频编解码器，使用I2C作为配置接口。基础板上的PSoC™设备需要固件，可使用ModusToolbox™软件环境（v2.3.1或更高版本）进行开发。

扩展板特性

• 高精度气压传感器：XENSIV™数字气压传感器，内置温度传感器，工作范围300 hPa - 1200 hPa，传感器精度0.002 hPa，相对精度±0.06 hPa，压力温度灵敏度0.5 Pa/K，温度精度±0.5 °C。
• 高性能MEMS数字麦克风：两个XENSIV™ MEMS数字麦克风，采用英飞凌双背板MEMS技术，动态范围达105 dB，输出线性度高达130 dBSPL，信噪比69 dB(A)，在128 dBSPL（AOP - 130 dBSPL）时失真小于1%，数字（PDM）接口在1 kHz时群延迟为6 μs，灵敏度和相位公差小，低频滚降为28 Hz。
• 9轴绝对定向传感器：结合3轴加速度计、陀螺仪和地磁传感器。
• 唤醒声音压电MEMS麦克风：可在低功耗下检测语音活动。
• 低功耗立体声音频编解码器：带内置Class - D音频放大器，能驱动8欧姆1瓦扬声器。
• OLED显示屏：0.96英寸、128 x 64的OLED显示屏，通过I2C与PSoC™ 6 MCU接口。
• Arduino™ UNO兼容接口：方便与基础板连接。

额外学习资源

• 可在https://www.cypress.com/psoc查看PSoC™设备概述，包括设备系列、集成设计环境（IDEs）和相关开发套件列表。
• 参考文档：AN228571 – Getting started with PSoC™ 6 MCU on ModusToolbox™和PSoC™ 6技术参考手册。

技术支持

遇到问题可访问Technical Support或community.cypress.com在赛普拉斯开发者社区提问，也可使用自助服务或查找当地销售办公室。

套件操作

工作原理

该套件是兼容Arduino™的扩展板，可轻松将多个传感器与PSoC™ 6平台先锋套件连接，用于音频和ML应用。它包含英飞凌的PDM麦克风和气压传感器、Cirrus Logic的I2S立体声音频编解码器、Vesper的模拟MEMS麦克风、Bosch的9轴绝对定向传感器和128x64 OLED显示屏，由ModusToolbox™软件示例支持，可与CY8CKIT - 062S2 - 43012和CY8CKIT - 064B0S2 - 4343W配套使用。

机器学习手势分类代码示例操作

若使用CY8CKIT - 064B0S2 - 4343W，需先为PSoC™ 64设备配置密钥和策略，可参考“Secure Boot” SDK用户指南。若已配置，将密钥和策略文件夹复制到应用文件夹。

1. 将CY8CKIT - 028 - SENSE扩展板连接到基础板。
2. 通过KitProg3 USB连接器用USB线将板连接到PC。
3. 打开终端程序，选择KitProg3 COM端口，设置串口参数为8N1和115200波特。
4. 在ModusToolbox™软件中构建并编程“Machine Learning Gesture Classification”代码示例。
5. 编程后应用自动启动，确认UART终端显示“Gesture Classification Example”和日志数据，手势分类和置信度持续更新。
6. 按特定姿势握住板子移动手臂完成手势。
7. 连续逆时针画圈，确认UART终端显示“Circle”且置信度超过70%。
8. 连续逆时针画方块，确认UART终端显示“Square”且置信度超过70%。
9. 连续左右移动，确认UART终端显示“Side - to - side”且置信度超过70%。
10. 不做手势时，确认UART终端显示“None”。

硬件解析

原理图

可在套件网页上查看原理图文件。

硬件功能描述

数字MEMS麦克风（IM69D130）

套件中有两个数字PDM MEMS麦克风，共享同一PDM总线。每个麦克风有SELECT引脚，连接GND时，PDM数据在PDM时钟下降沿可用；连接VDD时，在上升沿可用。默认由VIO_REF供电，也可通过可选电阻由PSoC™ 6设备的GPIO供电以实现低功耗。

数字气压传感器（DPS310）

英飞凌的数字MEMS气压传感器，内置温度传感器，通过I2C与PSoC™ 6 MCU接口。SDO引脚通过100K电阻下拉确定I2C设备地址，下拉时地址为0x76，否则为0x77。有独立的I/O电源引脚VDDIO，连接到VIO_REF以匹配逻辑电平。

9轴绝对定向传感器（BMX160）

高度集成的低功耗9轴绝对定向传感器，可提供精确的加速度、陀螺仪角速度和地磁测量。接口可配置为I2C和SPI，默认使用SPI。

音频编解码器（WM8960）

Cirrus Logic的低功耗、高质量立体声编解码器，带Class - D立体声扬声器驱动器，5V供电时每通道可为8欧姆扬声器提供1瓦功率，通过I2S与基础板上的PSoC™ 6 MCU接口。有内部PLL生成系统时钟频率，套件有晶体振荡器提供外部时钟，也可通过电阻旁路由基础板上的PSoC™ 6 MCU提供。通过I2C接口配置寄存器，默认7位I2C设备地址为0x34。需注意移除基础板上的电阻R18和R19以避免音频编解码器输出噪声，且使用时不要将I2S外设配置为全双工模式。

音频插孔和类型选择开关

用于连接耳机，可通过开关和电阻选择不同类型耳机的麦克风。

I2S主时钟（MCLK）源

音频编解码器的I2S MCLK可由基础板的MCU_MCLK信号或晶体振荡器的OSC_MCLK信号提供，默认使用晶体振荡器。

压电MEMS模拟麦克风（VM1010）与前置放大器

Vesper的模拟压电MEMS麦克风，低噪声、单端模拟MEMS麦克风，有唤醒声音模式，仅消耗10 μA电源电流。检测到声音超过阈值时，可在200 μs内切换到正常模式，模拟麦克风信号经前置放大器放大后输入到基础板上PSoC™ 6 MCU的SAR ADC。可通过改变电阻值调整声学阈值。

OLED显示模块

0.96英寸、128 x 64的单色OLED显示模块，对比度高，无背光，通过I2C与PSoC™ 6设备接口，7位I2C设备地址为0x3C。为确保显示模块在1.8 VDC下工作，使用电平转换器生成合适的I2C信号。

Arduino™兼容接口（J1, J2, J3, 和J4）

提供电源、I2C接口、SPI接口、I2S接口、PDM接口和传感器控制I/O，以及为基础板提供I2S MCLK。

I2C设备地址

套件中有四个I2C设备，其地址如下：	设备	12C设备地址(7位)
气压传感器（U3）	0x77（可选配置0x76）
音频编解码器（U4）	0x1A
9轴绝对定向传感器（U6）	0x69（可选配置0x68）
OLED显示屏（ACC6）	0x3C

扩展板重配置

音频编解码器MCLK源重配置

可通过加载或不加载电阻R57和R58选择MCLK源，默认使用OSC_MCLK。

基础板MCU I2S外部时钟重配置

加载电阻R59可将晶体振荡器输出（OSC_MCLK）作为基础板MCU I2S外设的外部时钟。

9轴绝对定向传感器接口选择重配置

传感器支持SPI和I2C接口，默认使用SPI。可通过加载或不加载特定电阻选择接口，使用I2C时还可配置设备地址。

气压传感器I2C设备地址配置

可通过加载或不加载电阻R39配置气压传感器的I2C设备地址。

PDM麦克风电源选择重配置

可通过电阻选择PDM麦克风的电源，可选择VIO_REF或GPIO。

模拟麦克风电源选择重配置

可通过电阻选择模拟麦克风的电源，可选择VIO_REF或GPIO。

物料清单

可在套件网页上查看BOM文件。

修订历史

日期	版本	描述
2021 - 05 - 28	**	初始版本。
2021 - 06 - 30	*A	对多个部分进行更新，包括介绍、板细节、套件操作、硬件功能描述等，并更新到新模板。

CY8CKIT - 028 - SENSE IoT传感扩展套件功能丰富，为开发者在音频和机器学习应用开发中提供了强大的硬件支持。通过了解其各个组件和功能，我们可以更好地利用它来实现创新的项目。大家在使用过程中有没有遇到什么有趣的挑战呢？欢迎在评论区分享。