FRDM-STBI-NPM8 评估板深度解析：开启工业压力监测新时代

在工业监测领域，准确、可靠地获取压力数据至关重要。NXP 的 FRDM - STBI - NPM8 评估板，作为一款专门用于评估 NPM8 压力传感器的工具，为工程师们提供了便捷且强大的解决方案。今天，我们就来深入探究这个评估板的各项特性与使用方法。

文件下载：NXP Semiconductors FRDM-STBI-NPM8传感器评估板.pdf

重要须知：评估板使用规范

这个评估板是 NXP 提供的评估产品，仅用于工程开发或评估。它不是成品，也不适合作为成品的一部分。使用时需注意，它要遵循相应软件和工具的适用条款。而且评估板的性能会受 PCB 布局、散热设计、电源滤波等因素影响，使用时要采取防静电措施，确保安全。如果有安全方面的疑问，可以联系 NXP 的销售和技术支持。

前期准备：硬件与软件的搭配

评估板使用场景与内容

FRDM - STBI - NPM8 评估板有两种使用模式。一种是作为扩展卡安装在 FRDM - MCXW71 开发板上，此时 NPM8 作为 MCXW71 控制器的 SPI 客户端，通过 MCXW71 提供 2.4 GHz 无线连接通道，这种模式还需要一台 PC 和在 nxp.com 上可获取的软件包（演示版）。另一种是独立使用，NPM8 作为 UART 控制器，搭配 IN100 NanoBeacon 蓝牙低功耗（BLE）开发扩展卡。

评估板的包装盒内包含一块与 Arduino Uno 接口兼容的 FRDM - STBI - NPM8 屏蔽板和 10 个用于硬件配置的跳线。

额外硬件与系统要求

这个评估板可以和多种 NXP MCU 板搭配使用，不过官方为 FRDM - MCXW71 MCU 板提供了演示项目用于评估。

由于该设备对静电放电（ESD）敏感，在运输和处理时要格外小心。在拆开包装或操作硬件前，必须使用接地带或者触摸 PC 机箱等接地源。

评估板运行的最低系统要求是一台安装 Windows 10 系统的 PC 工作站和一块 Freedom FRDM - MCXW71 MCU 板。

软件安装

要使用这个评估板，安装必要的软件是必不可少的。所有需要的软件都可以在评估板的信息页面找到，我们可以在 NXP 官网搜索 FRDM - STBI - NPM8 或者直接访问相关页面获取。

硬件剖析：NPM8 传感器与评估板特性

评估板整体概述

FRDM - STBI - NPM8 屏蔽板集成了 NPM8 传感器，NPM8 是一款完全集成的工业压力监测传感器（IPMS），它包含一个可编程的 8 位 CPU（S08 系列），支持有线和无线通信。这个屏蔽板可以通过 Arduino 接口轻松连接到 NXP Freedom MCU 板进行评估，推荐使用 FRDM - MCXW71 开发板。

评估板还提供了在不同模式之间切换的功能，有助于我们进行软件开发。此外，它还预留了低频（LF）接收（125 KHz）和 sub - GHz 射频（RF）传输的接口，但在当前版本中，与 sub - GHz 无线模块相关的无源元件没有安装，并且为了使评估板符合 FCC 要求和欧盟无线电设备指令的电磁兼容性（EMC）标准，这些元件不能安装。具体的物料清单（BOM）细节可以在文档的相应部分查看，更多信息可以参考 NPM8 数据手册。

NPM8 传感器特性

NPM8 系列传感器是完全集成的工业压力监测传感器，绝对压力范围在 90 kPa 到 1500 kPa 之间。它们采用双轴加速度计架构，封装尺寸为 4 mm × 4 mm × 1.98 mm，优化设计使其功耗极低，典型待机电流仅为 180 nA。

NPM8Kx4S IPMS 集成了一个 8 位微控制器（MCU），拥有七个通用输入输出（GPIO）引脚、一个客户端 SPI 接口和一个两通道定时器/脉冲宽度调制（PWM）模块，能够实现系统控制和通信。其特性包括：

• 压力测量范围：90 kPa 到 1500 kPa。
• 传感器测量接口：采用低功耗模拟前端（AFE），包含 10 位补偿压力传感元件、8 位补偿内部设备温度测量和 8 位补偿内部设备电压测量。
• 8 位 S08 控制器：具有 64 字节低功耗始终开启的非易失性存储器（NVM）参数寄存器、512 字节静态随机存取存储器（SRAM）和 16 kB 闪存（其中 512 字节预留给 NXP 系数）。
• 无线通信功能：支持 315 MHz 或 434 MHz 的射频传输，实现双向无线通信。

这些传感器适用于多种工业应用，如空气压缩机、气动工具、棘轮扳手、喷漆器等，并且能够在 - 40℃ 到 125℃ 的温度范围内正常工作，符合 NXP 标准工业任务配置文件的要求。

示例系统与特色组件

示例系统

文档中给出了两个示例系统。一个是 FRDM - MCXW71 作为主机，NPM8 传感器作为客户端，通过 SPI 通信；另一个是 NPM8 传感器作为主机，通过 UART 通信与 IN100 BLE Beacon 进行交互，这是一个低功耗应用场景，两个设备主要处于睡眠模式，通过额外的引脚实现唤醒和触发功能。

特色组件

• BDM 支持：评估板提供标准的 2x3 引脚排列，用于典型的背景调试模式（BDM）接口电缆，还配备了常开和常闭的按钮开关，分别用于复位和中断 NPM8 的电源。
• 压力帽：在进行高压测试时，可能需要压力帽和螺纹背板，评估板设计了相应的区域来安装这些元件，但这些元件不包含在评估板套件中。推荐的压力帽尺寸为 30.5 mm 见方，带有 2 mm 的螺栓孔，螺纹背板用于 PCB 背面，通过四个 2 mm x 12 mm 的螺栓（带平垫圈）将 PCB 夹在压力帽和背板之间。
• NPM8 GPIO 跳线块：一个 3x8 的跳线块用于将 NPM8 的 GPIO 信号连接到 PCB 的其他资源。根据不同的使用模式，跳线设置也不同。当评估板安装在 FRDM - MCXW71 开发板上时，NPM8 作为 SPI 客户端；当 NPM8 模拟 UART 外设与 IN100 NanoBeacon BLE 开发板通信时，评估板独立使用，需要外部电源（3.3 V）。
• NanoBeacon Poka - Yoke：一个 2x5 引脚的跳线块用于将 IN100 开发板的信号连接到 PCB 的其他资源。使用 NanoBeacon 模式时，需要在 J9 接口上安装跳线，其中 J9 - 9 和 J9 - 10 仅在对 NanoBeacon 进行 eFusing 操作时需要连接。

硬件配置：不同模式下的设置

评估板有两种典型的硬件配置。一种是将 FRDM - STBI - NPM8 评估板与标准 Arduino 接口结合，安装在 FRDM - MCXW71 MCU 板上；另一种是评估板独立使用，作为 IN100 BLE Nano Beacon 的主机。NXP 提供了软件包来支持这两种配置的评估，我们可以在 NPM8 网页上访问这些演示项目。

总结

FRDM - STBI - NPM8 评估板为我们评估 NPM8 压力传感器提供了一个便捷、高效的平台。通过详细了解其使用场景、硬件特性和配置方法，我们能够更好地利用这个评估板进行工业压力监测系统的开发和测试。大家在使用这个评估板的过程中，有没有遇到什么有趣的问题或者独特的解决方案呢？欢迎在评论区分享。