FRDM-STBI-NPM8 評估板深度解析：開啟工業(yè)壓力監(jiān)測新時代

在工業(yè)監(jiān)測領(lǐng)域，準確、可靠地獲取壓力數(shù)據(jù)至關(guān)重要。NXP 的 FRDM - STBI - NPM8 評估板，作為一款專門用于評估 NPM8 壓力傳感器的工具，為工程師們提供了便捷且強大的解決方案。今天，我們就來深入探究這個評估板的各項特性與使用方法。

文件下載：NXP Semiconductors FRDM-STBI-NPM8傳感器評估板.pdf

重要須知：評估板使用規(guī)范

這個評估板是 NXP 提供的評估產(chǎn)品，僅用于工程開發(fā)或評估。它不是成品，也不適合作為成品的一部分。使用時需注意，它要遵循相應(yīng)軟件和工具的適用條款。而且評估板的性能會受 PCB 布局、散熱設(shè)計、電源濾波等因素影響，使用時要采取防靜電措施，確保安全。如果有安全方面的疑問，可以聯(lián)系 NXP 的銷售和技術(shù)支持。

前期準備：硬件與軟件的搭配

評估板使用場景與內(nèi)容

FRDM - STBI - NPM8 評估板有兩種使用模式。一種是作為擴展卡安裝在 FRDM - MCXW71 開發(fā)板上，此時 NPM8 作為 MCXW71 控制器的 SPI 客戶端，通過 MCXW71 提供 2.4 GHz 無線連接通道，這種模式還需要一臺 PC 和在 nxp.com 上可獲取的軟件包（演示版）。另一種是獨立使用，NPM8 作為 UART 控制器，搭配 IN100 NanoBeacon 藍牙低功耗（BLE）開發(fā)擴展卡。

評估板的包裝盒內(nèi)包含一塊與 Arduino Uno 接口兼容的 FRDM - STBI - NPM8 屏蔽板和 10 個用于硬件配置的跳線。

額外硬件與系統(tǒng)要求

這個評估板可以和多種 NXP MCU 板搭配使用，不過官方為 FRDM - MCXW71 MCU 板提供了演示項目用于評估。

由于該設(shè)備對靜電放電（ESD）敏感，在運輸和處理時要格外小心。在拆開包裝或操作硬件前，必須使用接地帶或者觸摸 PC 機箱等接地源。

評估板運行的最低系統(tǒng)要求是一臺安裝 Windows 10 系統(tǒng)的 PC 工作站和一塊 Freedom FRDM - MCXW71 MCU 板。

軟件安裝

要使用這個評估板，安裝必要的軟件是必不可少的。所有需要的軟件都可以在評估板的信息頁面找到，我們可以在 NXP 官網(wǎng)搜索 FRDM - STBI - NPM8 或者直接訪問相關(guān)頁面獲取。

硬件剖析：NPM8 傳感器與評估板特性

評估板整體概述

FRDM - STBI - NPM8 屏蔽板集成了 NPM8 傳感器，NPM8 是一款完全集成的工業(yè)壓力監(jiān)測傳感器（IPMS），它包含一個可編程的 8 位 CPU（S08 系列），支持有線和無線通信。這個屏蔽板可以通過 Arduino 接口輕松連接到 NXP Freedom MCU 板進行評估，推薦使用 FRDM - MCXW71 開發(fā)板。

評估板還提供了在不同模式之間切換的功能，有助于我們進行軟件開發(fā)。此外，它還預(yù)留了低頻（LF）接收（125 KHz）和 sub - GHz 射頻（RF）傳輸?shù)慕涌?，但在當前版本中，與 sub - GHz 無線模塊相關(guān)的無源元件沒有安裝，并且為了使評估板符合 FCC 要求和歐盟無線電設(shè)備指令的電磁兼容性（EMC）標準，這些元件不能安裝。具體的物料清單（BOM）細節(jié)可以在文檔的相應(yīng)部分查看，更多信息可以參考 NPM8 數(shù)據(jù)手冊。

NPM8 傳感器特性

NPM8 系列傳感器是完全集成的工業(yè)壓力監(jiān)測傳感器，絕對壓力范圍在 90 kPa 到 1500 kPa 之間。它們采用雙軸加速度計架構(gòu)，封裝尺寸為 4 mm × 4 mm × 1.98 mm，優(yōu)化設(shè)計使其功耗極低，典型待機電流僅為 180 nA。

NPM8Kx4S IPMS 集成了一個 8 位微控制器（MCU），擁有七個通用輸入輸出（GPIO）引腳、一個客戶端 SPI 接口和一個兩通道定時器/脈沖寬度調(diào)制（PWM）模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)控制和通信。其特性包括：

• 壓力測量范圍：90 kPa 到 1500 kPa。
• 傳感器測量接口：采用低功耗模擬前端（AFE），包含 10 位補償壓力傳感元件、8 位補償內(nèi)部設(shè)備溫度測量和 8 位補償內(nèi)部設(shè)備電壓測量。
• 8 位 S08 控制器：具有 64 字節(jié)低功耗始終開啟的非易失性存儲器（NVM）參數(shù)寄存器、512 字節(jié)靜態(tài)隨機存取存儲器（SRAM）和 16 kB 閃存（其中 512 字節(jié)預(yù)留給 NXP 系數(shù)）。
• 無線通信功能：支持 315 MHz 或 434 MHz 的射頻傳輸，實現(xiàn)雙向無線通信。

這些傳感器適用于多種工業(yè)應(yīng)用，如空氣壓縮機、氣動工具、棘輪扳手、噴漆器等，并且能夠在 - 40℃ 到 125℃ 的溫度范圍內(nèi)正常工作，符合 NXP 標準工業(yè)任務(wù)配置文件的要求。

示例系統(tǒng)與特色組件

示例系統(tǒng)

文檔中給出了兩個示例系統(tǒng)。一個是 FRDM - MCXW71 作為主機，NPM8 傳感器作為客戶端，通過 SPI 通信；另一個是 NPM8 傳感器作為主機，通過 UART 通信與 IN100 BLE Beacon 進行交互，這是一個低功耗應(yīng)用場景，兩個設(shè)備主要處于睡眠模式，通過額外的引腳實現(xiàn)喚醒和觸發(fā)功能。

特色組件

• BDM 支持：評估板提供標準的 2x3 引腳排列，用于典型的背景調(diào)試模式（BDM）接口電纜，還配備了常開和常閉的按鈕開關(guān)，分別用于復位和中斷 NPM8 的電源。
• 壓力帽：在進行高壓測試時，可能需要壓力帽和螺紋背板，評估板設(shè)計了相應(yīng)的區(qū)域來安裝這些元件，但這些元件不包含在評估板套件中。推薦的壓力帽尺寸為 30.5 mm 見方，帶有 2 mm 的螺栓孔，螺紋背板用于 PCB 背面，通過四個 2 mm x 12 mm 的螺栓（帶平墊圈）將 PCB 夾在壓力帽和背板之間。
• NPM8 GPIO 跳線塊：一個 3x8 的跳線塊用于將 NPM8 的 GPIO 信號連接到 PCB 的其他資源。根據(jù)不同的使用模式，跳線設(shè)置也不同。當評估板安裝在 FRDM - MCXW71 開發(fā)板上時，NPM8 作為 SPI 客戶端；當 NPM8 模擬 UART 外設(shè)與 IN100 NanoBeacon BLE 開發(fā)板通信時，評估板獨立使用，需要外部電源（3.3 V）。
• NanoBeacon Poka - Yoke：一個 2x5 引腳的跳線塊用于將 IN100 開發(fā)板的信號連接到 PCB 的其他資源。使用 NanoBeacon 模式時，需要在 J9 接口上安裝跳線，其中 J9 - 9 和 J9 - 10 僅在對 NanoBeacon 進行 eFusing 操作時需要連接。

硬件配置：不同模式下的設(shè)置

評估板有兩種典型的硬件配置。一種是將 FRDM - STBI - NPM8 評估板與標準 Arduino 接口結(jié)合，安裝在 FRDM - MCXW71 MCU 板上；另一種是評估板獨立使用，作為 IN100 BLE Nano Beacon 的主機。NXP 提供了軟件包來支持這兩種配置的評估，我們可以在 NPM8 網(wǎng)頁上訪問這些演示項目。

總結(jié)

FRDM - STBI - NPM8 評估板為我們評估 NPM8 壓力傳感器提供了一個便捷、高效的平臺。通過詳細了解其使用場景、硬件特性和配置方法，我們能夠更好地利用這個評估板進行工業(yè)壓力監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)和測試。大家在使用這個評估板的過程中，有沒有遇到什么有趣的問題或者獨特的解決方案呢？歡迎在評論區(qū)分享。