初学者
10 分钟

使用 TPT29546A 和 STM32G474RE 扩展 I2C 总线至四个独立通道

具备复位功能的四通道 I2C 开关

I2C MUX 8 Click with Nucleo 64 with STM32G474RE MCU

已发布 3月 26, 2025

点击板

I2C MUX 8 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G474RE MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G474RE

扩展 I2C 通信,提供 四个独立通道,适用于 工业自动化、电信路由器和多设备系统,确保高效的数据传输和可靠的总线管理

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

I2C MUX 8 Click 基于 3PEAK 的 TPT29546A,这是一款带复位功能的四通道 I2C 开关。该双向转换开关允许单个上游 I2C 总线(SCL/SDA 对)扩展为四个独立的下游通道。通过可编程寄存器控制通道选择,使其在需要多个 I2C 设备同时运行且无干扰的应用中具备高度灵活性。I2C MUX 8 Click 是一种特别适用于多个 I2C 设备共存而无需地址冲突的解决方案,常见于服务器、存储解决方案、电信交换设备(如路由器)以及工业自动化系统。此外,它也是需要多个相同 I2C 设备(如温度传感器)的产品的理想选择,可

确保复杂嵌入式系统中的高效且无冲突运行。I2C MUX 8 Click 通过标准 I2C 2 线接口与 MCU 进行通信,支持标准模式(100 kHz)和快速模式(400 kHz)操作。TPT29546A 具有 7 位 I2C 地址,前五位 MSB 固定为 1110。地址引脚 A0、A1 和 A2 由用户编程,决定 I2C 地址的后三位 LSB,可通过板载 SMD 跳线 ADDR SEL 进行选择,从而配置 I2C 地址。TPT29546A 的一项重要功能是其内置的恢复机制。如果任意下游 I2C 总线陷入低电平状态,低电平复位功能(RST 引脚)可用于恢复正常运行。将 RST

 引脚拉低后,内部 I2C 状态机将被重置,所有通道都会取消选择。此外,该器件还包含内部上电复位功能,确保在启动时复位所有通道至默认状态,从而保证稳定运行。该 Click 板™ 可通过 VCC SEL 跳线选择 3.3V 或 5V 逻辑电压,使其能够与 3.3V 和 5V 兼容的 MCU 正确通信。此外,该 Click 板™ 配备了易于使用的功能库和示例代码,可作为进一步开发的参考。

I2C MUX 8 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32G474R MCU 提供了一种经济高效且灵活的平台,供开发者探索新想法并原型设计他们的项目。该板利用 STM32 微控制器的多功能性,使用户能够为他们的项目选择最佳的性能与功耗平衡。它配备了 LQFP64 封装的 STM32 微控制器,并包含了如用户 LED(同时作为 ARDUINO® 信号)、用户和复位按钮,以及 32.768kHz 晶体振荡器用于精确的计时操作等基本组件。Nucleo-64 板设计考虑到扩展性和灵活性,它特有的 ARDUINO® Uno

V3 扩展连接器和 ST morpho 扩展引脚头,提供了对 STM32 I/O 的完全访问,以实现全面的项目整合。电源供应选项灵活,支持 ST-LINK USB VBUS 或外部电源,确保在各种开发环境中的适应性。该板还配备了一个具有 USB 重枚举功能的板载 ST-LINK 调试器/编程器,简化了编程和调试过程。此外,该板设计旨在简化高级开发,它的外部 SMPS 为 Vcore 逻辑供电提供高效支持,支持 USB 设备全速或 USB SNK/UFP 全速,并内置加密功能,提升了项目的功效

和安全性。通过外部 SMPS 实验的专用连接器、 用于 ST-LINK 的 USB 连接器以及 MIPI® 调试连接器,提供了更多的硬件接口和实验可能性。开发者将通过 STM32Cube MCU Package 提供的全面免费软件库和示例得到广泛支持。这些,加上与多种集成开发环境(IDE)的兼容性,包括 IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM 和 STM32CubeIDE,确保了流畅且高效的开发体验,使用户能够充分利用 Nucleo-64 板在他们的项目中的能力。

Nucleo 64 with STM32G474RE MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

STM32G474RE front image

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

512

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

128k

你完善了我!

配件

Click Shield for Nucleo-64 配备了两个专有的 mikroBUS™ 插座,使得所有的 Click board™ 设备都可以轻松地与 STM32 Nucleo-64 开发板连接。这样,Mikroe 允许其用户从不断增长的 Click boards™ 范围中添加任何功能,如 WiFi、GSM、GPS、蓝牙、ZigBee、环境传感器、LED、语音识别、电机控制、运动传感器等。您可以使用超过 1537 个 Click boards™,这些 Click boards™ 可以堆叠和集成。STM32 Nucleo-64 开发板基于 64 引脚封装的微控制器,采用 32 位 MCU,配备 ARM Cortex M4 处理器,运行速度为 84MHz,具有 512Kb Flash 和 96KB SRAM,分为两个区域,顶部区域代表 ST-Link/V2 调试器和编程器,而底部区域是一个实际的开发板。通过 USB 连接方便地控制和供电这些板子,以便直接对 Nucleo-64 开发板进行编程和高效调试,其中还需要额外的 USB 线连接到板子上的 USB 迷你接口。大多数 STM32 微控制器引脚都连接到了板子左右边缘的 IO 引脚上,然后连接到两个现有的 mikroBUS™ 插座上。该 Click Shield 还有几个开关,用于选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平和 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外,用户还可以通过现有的双向电平转换器,使用任何 Click board™,无论 Click board™ 是否在 3.3V 或 5V 逻辑电压电平下运行。一旦将 STM32 Nucleo-64 开发板与我们的 Click Shield for Nucleo-64 连接,您就可以访问数百个工作于 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的 Click boards™。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
Reset
PC12
RST
ID COMM
PB12
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
NC
NC
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PB8
SCL
I2C Data
PB9
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

I2C MUX 8 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 64 with STM32G474RE MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32G474RE MCU front image hardware assembly
LTE Cat.1 6 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
LTE Cat.1 6 Click complete accessories setup image hardware assembly
Board mapper by product8 hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
NECTO Compiler Selection Step Image hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Clicker 4 for STM32F4 HA MCU Step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image Necto Step hardware assembly

实时跟踪您的结果

应用程序输出

1. 应用程序输出 - 在调试模式下,“应用程序输出”窗口支持实时数据监控,直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境,以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输,实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置,以确保正常运行。有关分步设置说明,请参考提供的教程

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据,使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置,请按照提供的教程,其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时,请使用以下函数:plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式,用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称,并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持

库描述

I2C MUX 8 Click 演示应用程序使用 NECTO Studio开发,确保与 mikroSDK 的开源库和工具兼容。该演示设计为即插即用,可与所有具有 mikroBUS™ 插座的 开发板、入门板和 mikromedia 板完全兼容,用于快速实现和测试。

示例描述
本示例演示了 I2C MUX 8 Click 板的使用方式,通过 读取连接到通道 1 和通道 4 的 6DOF IMU 11 Click 和 Compass 3 Click 板的设备 ID,展示 多通道 I2C 设备管理 的功能。

关键功能:

  • i2cmux8_cfg_setup - 初始化 Click 版的配置结构,设置默认参数。

  • i2cmux8_init - 初始化所有必要的引脚和外设,确保 Click 板正常工作。

  • i2cmux8_set_channel - 选择当前活动的 I2C 通道,并更新相应的从设备地址。

  • i2cmux8_read_channel - 读取当前选定的 I2C 通道编号。

  • i2cmux8_i2c_read_reg - 从当前活动的 I2C 从设备的特定寄存器读取数据。

应用初始化
初始化驱动程序,并重置 I2C MUX 8 Click 设备。

应用任务
读取连接的 Click 板的设备 ID。通道 1 : 6DOF IMU 11 Click [从设备地址: 0x0E; 寄存器: 0x00; 设备 ID: 0x2D], 通道 4 : Compass 3 Click [从设备地址: 0x30; 寄存器: 0x2F; 设备 ID: 0x0C]。所有数据都会记录在 USB UART 上,用户可以在终端上查看设备 ID。

开源

代码示例

完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。

/*!
 * @file main.c
 * @brief I2C MUX 8 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of I2C MUX 8 Click board by reading the
 * device ID of a 6DOF IMU 11 and Compass 3 Click boards connected to 
 * the channels 1 and 4 respectfully.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and resets the device.
 *
 * ## Application Task
 * Reads the device ID of the connected Click boards.
 * Channel 1 : 6DOF IMU 11 Click [slave address: 0x0E; reg: 0x00; id: 0x2D],
 * Channel 4 : Compass 3 Click   [slave address: 0x30; reg: 0x2F; id: 0x0C].
 * All data is being logged on the USB UART where you can check the device ID.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "i2cmux8.h"

#define DEVICE0_NAME                "6DOF IMU 11 Click"
#define DEVICE0_POSITION            I2CMUX8_CHANNEL_1
#define DEVICE0_SLAVE_ADDRESS       0x0E
#define DEVICE0_REG_ID              0x00
#define DEVICE0_ID                  0x2D

#define DEVICE1_NAME                "Compass 3 Click"
#define DEVICE1_POSITION            I2CMUX8_CHANNEL_4
#define DEVICE1_SLAVE_ADDRESS       0x30
#define DEVICE1_REG_ID              0x2F
#define DEVICE1_ID                  0x0C

static i2cmux8_t i2cmux8;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    i2cmux8_cfg_t i2cmux8_cfg;  /**< Click config object. */

    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info( &logger, " Application Init " );

    // Click initialization.
    i2cmux8_cfg_setup( &i2cmux8_cfg );
    I2CMUX8_MAP_MIKROBUS( i2cmux8_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == i2cmux8_init( &i2cmux8, &i2cmux8_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    i2cmux8_reset_device ( &i2cmux8 );
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    uint8_t channel = 0, device_id = 0;
    if ( I2CMUX8_OK == i2cmux8_set_channel ( &i2cmux8, DEVICE0_POSITION, DEVICE0_SLAVE_ADDRESS ) )
    {
        if ( I2CMUX8_OK == i2cmux8_read_channel ( &i2cmux8, &channel ) )
        {
            log_printf( &logger, " --- Channel %u --- \r\n", ( uint16_t ) channel );
        }
        if ( I2CMUX8_OK == i2cmux8_i2c_read_reg ( &i2cmux8, DEVICE0_REG_ID, &device_id, 1 ) )
        {
            log_printf( &logger, " %s - Device ID: 0x%.2X \r\n\n", ( char * ) DEVICE0_NAME, ( uint16_t ) device_id );
        }
        Delay_ms ( 1000 );
    }
    if ( I2CMUX8_OK == i2cmux8_set_channel ( &i2cmux8, DEVICE1_POSITION, DEVICE1_SLAVE_ADDRESS ) )
    {
        if ( I2CMUX8_OK == i2cmux8_read_channel ( &i2cmux8, &channel ) )
        {
            log_printf( &logger, " --- Channel %u --- \r\n", ( uint16_t ) channel );
        }
        if ( I2CMUX8_OK == i2cmux8_i2c_read_reg ( &i2cmux8, DEVICE1_REG_ID, &device_id, 1 ) )
        {
            log_printf( &logger, " %s - Device ID: 0x%.2X \r\n\n", ( char * ) DEVICE1_NAME, ( uint16_t ) device_id );
        }
        Delay_ms ( 1000 );
    }
}

int main ( void ) 
{
    /* Do not remove this line or clock might not be set correctly. */
    #ifdef PREINIT_SUPPORTED
    preinit();
    #endif
    
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}

// ------------------------------------------------------------------------ END

额外支持

资源

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