SIC采集漂流记 ——摸清性能篇- Makelog(造物记)

一、SCI采集模块简介

蘑菇云已经为广大创客朋友们提供了上百种不同类型的传感器模块，这些传感器模块功能强大，不仅在科创教育中构筑了一个精彩世界，还能够融入学科教学满足不同的教学需求创新学科教学。这些传感器操作简单，需要开源硬件如Arduino主控板、行空板、掌控板等和最基本的软件编程，如Arduino C和图形化Mind+编程。如果没有硬件和软件支持，失去了用武之地。为此蘑菇云新推出了Gravity: SCI采集模块，传感器模块可以直接连SCI采集模块读取和储存数据。SIC采集模块的优点是：用户可以直接从SIC采集模块观察传感器测量的物理数据，同时模块自带时钟功能，能准确的记录测量的时刻和物理数据，电脑连接能导出数据。连接常见的数字/模拟传感器模块所读取、储存的是原始的电压信号，SCI采集模块支持部分I2C接口传感器，能直接读取传感器的所测量的物理信号。如下图为SCI采集模块，可接一路数字模拟传感器，两路I2C传感器。

二、SIC采集模块参数

工作电压：3.3～5.5V DC

工作电流：40mA 3.7V（未接入传感器）

35mA 3.7V（未接入传感器&关闭屏幕）

输入接口：数字/模拟

I2C/UART

输出接口：I2C

U盘空间：16M

RTC电池：CR1220

屏幕尺寸：1.3寸

产品尺寸：62*52*13mm

三、SIC模块功能说明

一、菜单功能介绍

S按键对应屏幕SET（设置），OK按键对应屏幕OK（确定），R按键对应屏幕REC（记录）

按下S键打开SET菜单，屏幕下方出现UP（向上）和DOWN（向下），分别对应S键和R键

1. Select SKU（选择输入源）

（1）使用数字/模拟传感器，将传感器接入SIC采集模块左侧的Port1口，Select SKU菜单选中“Analog”。无论是数字传感器，还是模拟传感器，屏幕初始界面均显示“Analog”和传感器原始电压值，单位为mV。数字/模拟传感器选中后会一直处于选中状态，传感器的数据会一直显示在初始界面的第一行，若要取消选中状态请选择“NULL”。

（2）使用I2C传感器，将传感器接入SCI采集模块左侧的Port2/Port3口。模块即可自动识别接入的传感器型号，相应的传感器数据会直接显示在屏幕中。部分I2C传感器要进入Select SKU菜单进行选择，SCI采集模块分析数据做到准确无误。

2. Calibration（校准）

有些传感器需要校准时，将传感器放入标准校准环境中，按下“OK”键，等待屏幕中出现“*”标识，完成低点/高点校准。单点校准的传感器仅进行“Low Point”校准即可，需要双点校准的传感器在低点进行“Low Point”校准，然后在高点进行“High Point”校准。对应的点位完成校准后屏幕中会出现“*”标识；对应的点位正在校准屏幕中会出现“-”标识；对应的点位校准失败屏幕中会出现“x”标识。校准值会永久保存在SCI采集模块中，直到下一次校准时刷新（“*”标识仅用于指示当次进入校准页面是否进行过校准，重新进入校准页面时“*”标识会消失，若直接退出则校准信息以上一次为准）。普通用户没有标准校准环境，还是不要进行传感器校准。

3. Set REC Content（设置存储内容）

SCI采集模块再带时钟模块，能够自动储存传感器的数据和数据采集的时刻。可选择Port1、Port2、Port3端口的数据是否被存储在CSV文件中，界面显示“*”标识代表此端口的数据会存储在CSV文件中，默认为全部开启。

4. Screen off（屏幕开关）

按下OK键关闭屏幕，再次按下打开屏幕。

5. Set system Time（设置系统时间）

6. Set Board ID（设置主板标识）

默认ID为0×21，可以选择0×22或0×23，在编程时I2C地址要保持一致，否则模块不能正常传输数据。

二、更新固件

在首次操作SCI采集模块时可以更新固件，也就是初始化硬件。更新固件可以增加支持的传感器数量，更新固件步骤如下：

①为避免固件更新时SCI采集模块中已有的实验数据丢失，在更新前之前应将模块内的CSV文件备份好。使用Type-c数据线将模块与电脑相连，在弹出的U盘中将之前的实验文件拷贝到电脑系统中，然后断开Type-c与模块的连接；

②下载好固件文件SCI Acquisition Module_V1_0_1.uf2；

③断电情况下，摁住SCI模块右上角的固件升级按钮（BOOT键），使用Type-c数据线将模块与电脑相连；

④此时SCI模块的电源灯亮起，屏幕无显示，在电脑中会弹出一个名为“RPI-RP2”的U盘，此时即可松开固件升级按钮；

⑤将最新的“.uf2”固件文件拖入“RPI-RP2”U盘；

⑥固件烧录完成后，屏幕自动点亮，默认显示模块的ID号和系统时间，此时电脑会弹出一个名为“U盘”的U盘空间，首次使用需要将此U盘格式化；

⑦如图5为格式化后的屏幕界面。

六、数据记录和读取

数据的记录在屏幕初始界面时，按下R键屏幕右下角REC后会出现*，表示在储存数据。再按一次R键，停止储存数据。如果按下不出现*，可以多按几次REC键，如果还不出现*，尝试断电重新接电再按REC键。需要记录数据时，如果是电脑连接SCI弹出U盘，一定不要打卡U盘。打开U盘按S键不起作用，更不能打开CSV表格。打开CSV表格电脑会出现卡顿，退出U盘会让office文档同时被关闭。office文档没保存的话，那个心情大家都能理解~若需新建一个CSV文件，长按“R”键3秒，直到模块的指示灯快速闪烁，告诉你新建成功了（图6）。

SCI采集模块自带16M存储空间，可将实验数据以CSV表格格式实时记录存储下来。CSV表格包含时间标签、传感器检测的物理量名称、物理量数值、物理量单位等数据。

如图6数据的读取就是操作U盘的过程，用Type-c数据线将模块与电脑相连就行。打开U盘文件后将需要的CSV文件复制/剪切到电脑中，不要对U盘中的文件进行修改。CSV格式文件无法保存绘制的数据图表，若要直接在表格中绘制图表请将CSV另存为xlsx格式

SCI采集模块每次上电后第一次启动数据记录时会创建一个新的CSV文件，文件名为此时的系统时间，例如12_28_01_58_25（图6）。图7为打开的CSV文件表格第1列为实验的时间，第二列为数字/模拟传感器原始电压，第三列为穿声波创器测出距离，第四列为海拔，第五列为大气压强，第六列为温度。文件创建后暂停或启动数据记录不会再创建新的文件，数据会存入最新创建的文件中，每次暂停和启动数据记录后CSV文件中会加入一行空行作标记（图8）。