中级
20 分钟

使用EZO-EC™和TM4C123GH6PZ读取水中的电导率、盐度和总溶解固体(PPM)

适用于从化学生产到水培的各种应用

EZO Carrier Click - Conductivity with Fusion for Tiva v8

已发布 6月 24, 2024

点击板

EZO Carrier Click - Conductivity

开发板

Fusion for Tiva v8

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

TM4C123GH6PZ

兼容各种电导率水平(从K 0.01到K 10.2)的准确水化学分析解决方案。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

EZO Carrier Click - 电导率基于Atlas Scientific的符合ISO 7888标准的嵌入式电导率电路板EZO-EC™。这是一个多功能且准确的解决方案,可用于从化学生产到水培等各种应用中测量电导率、盐度和总溶解固体(TDS)。具有从0.07到500,000μS/cm的电导率范围,它还可以准确测量盐度高达42 PSU(ppt)、以ppm为单位的TDS以及海水的比重在1.00到1.300之间。这个先进的模块提供了与高端台式电导率计相媲美的精度和功能,使其成为嵌入到需要可靠水化学测量的项目中的理想选择。EZ0-EC™以+/- 2%的精度和快速的电导率读取时间600ms著称,支持任何品牌的0.01到10.2的K值探头。它允许进行两点和三点校准,确

保精确测量。此外,它具有温度补偿功能,可在各种条件下实现更准确的读数。这个电路是一个非常敏感的设备,其敏感性赋予了它准确性。这就是为什么EZO-EC™需要与主机MCU隔离;因此,这个Click™板配备了Skyworks的双向隔离器Si8400AB。隔离器提供标准的双向和I2C通信,时钟频率高达1.7MHz。因此,为了消除电气噪声,除了Si8400AB隔离器外,电源电压也被隔离。为此,这个Click™板配备了Recom的DC/DC转换器ROE-0505S。EZO Carrier Click - 电导率可以使用标准的2线UART接口与主机MCU通信,默认波特率为9600bps。使用UART接口时,可以使用我们提供的库或一组简单的ASCII命令。您还

可以通过COMM SEL跳线选择标准的2线I2C接口。从校准到定时读数,Atlas Scientific EZO-EC™电路是复杂测量的即插即用解决方案。它具有睡眠模式、连续运行、查找功能、导出/导入校准、模块上的状态LED等功能,详细描述在附带的数据表中。这个Click板™可以选择使用VCC SEL跳线选择的3.3V或5V逻辑电压电平进行操作。这样,既可以使用3.3V也可以使用5V的MCU来正确使用通信线路。此外,这个Click板™还配备了一个包含易于使用的函数和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

EZO Carrier Click - Conductivity hardware overview image

功能概述

开发板

Fusion for TIVA v8 是一款专为快速开发嵌入式应用的需求而特别设计的开发板。它支持广泛的微控制器,如不同的32位ARM® Cortex®-M基础MCUs,来自Texas Instruments,无论它们的引脚数量如何,并且具有一系列独特功能,例如首次通过WiFi网络实现的嵌入式调试器/程序员。开发板布局合理,设计周到,使得最终用户可以在一个地方找到所有必要的元素,如开关、按钮、指示灯、连接器等。得益于创新的制造技术,Fusion for TIVA v8 提供了流畅而沉浸式的工作体验,允许在任何情况下、任何地方、任何

时候都能访问。Fusion for TIVA v8开发板的每个部分都包含了使同一板块运行最高效的必要组件。一个先进的集成CODEGRIP程序/调试模块提供许多有价值的编程/调试选项,包括对JTAG、SWD和SWO Trace(单线输出)的支持,并与Mikroe软件环境无缝集成。此外,它还包括一个干净且调节过的开发板电源供应模块。它可以使用广泛的外部电源,包括电池、外部12V电源供应和通过USB Type-C(USB-C)连接器的电源。通信选项如USB-UART、USB HOST/DEVICE、CAN(如果MCU卡支持的话)和以

太网也包括在内。此外,它还拥有广受好评的 mikroBUS™标准,为MCU卡提供了标准化插座(SiBRAIN标准),以及两种显示选项,用于TFT板线产品和基于字符的LCD。Fusion for TIVA v8 是Mikroe快速开发生态系统的一个组成部分。它由Mikroe软件工具原生支持,得益于大量不同的Click板™(超过一千块板),其数量每天都在增长,它涵盖了原型制作和开发的许多方面。

Fusion for Tiva v8 horizontal image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

类型

8th Generation

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

256

硅供应商

Texas Instruments

引脚数

100

RAM (字节)

32768

你完善了我!

配件

Atlas Scientific的电导率探头,称为Probe K,在广泛的电导率范围内以稳定而精确的读数脱颖而出。它不受边缘效应影响,确保在5到200,000μS/cm的范围内的精确度达到惊人的±2%。它能够快速响应,在仅1秒内就能达到90%的准确度,使其非常适合实时监测应用。具有从1到110°C的广泛温度范围,它能够承受各种环境条件。其坚固的结构允许最大压力为3,447kPa(500PSI),最大深度为352米(1,157英尺)。1米长的电缆提供了安装的灵活性。Probe K拥有长达约十年的重新校准间隔,与其同样令人印象深刻的使用寿命相一致。Probe K通过这些特性确保了在未来十年及更长时间内的可靠电导率测量。

EZO Carrier Click - Conductivity accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
ID COMM
PF7
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
UART TX
PC7
TX
UART RX
PC6
RX
I2C Clock
PA6
SCL
I2C Data
PA7
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

EZO Carrier Click - Conductivity Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Fusion for PIC v8 front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Fusion for Tiva v8作为您的开发板开始

Fusion for PIC v8 front image hardware assembly
GNSS2 Click front image hardware assembly
SiBRAIN for PIC32MZ1024EFK144 front image hardware assembly
GNSS2 Click complete accessories setup image hardware assembly
v8 SiBRAIN Access MB 1 - upright/background 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 Output Selection Step Image hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Necto image step 7 hardware assembly
Necto image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Necto PreFlash Image 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

该库包含 EZO Carrier Click - Conductivity 驱动程序的 API。

关键功能:

  • ezocarrierec_send_cmd - 发送命令功能

  • ezocarrierec_send_cmd_with_par - 带参数的发送命令功能

  • ezocarrierec_send_cmd_check - 检查发送的命令

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 EZO Carrier EC Click Example.
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of EZO Carrier EC click board by processing
 * the incoming data and displaying them on the USB UART.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver, performs the click default factory reset, and single point calibration.
 *
 * ## Application Task
 * Reads and processes all incoming conductivity data from the probe, and displays them on the USB UART in uS.
 *
 * ## Additional Function
 * - static void ezocarrierec_clear_app_buf ( void )
 * - static void ezocarrierec_log_app_buf ( void )
 * - static err_t ezocarrierec_process ( ezocarrierec_t *ctx )
 * - static err_t ezocarrierec_rsp_check ( ezocarrierec_t *ctx, uint8_t *rsp )
 * - static void ezocarrierec_error_check ( err_t error_flag )
 *
 * @author Stefan Ilic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "ezocarrierec.h"

// Application buffer size
#define APP_BUFFER_SIZE             200
#define PROCESS_BUFFER_SIZE         200

static ezocarrierec_t ezocarrierec;
static log_t logger;

static uint8_t app_buf[ APP_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
static int32_t app_buf_len = 0;
static err_t error_flag;

/**
 * @brief EZO Carrier EC clearing application buffer.
 * @details This function clears memory of application buffer and reset its length.
 * @note None.
 */
static void ezocarrierec_clear_app_buf ( void );

/**
 * @brief EZO Carrier EC log application buffer.
 * @details This function logs data from application buffer to USB UART.
 * @note None.
 */
static void ezocarrierec_log_app_buf ( void );

/**
 * @brief EZO Carrier EC data reading function.
 * @details This function reads data from device and concatenates data to application buffer. 
 * @param[in] ctx : Click context object.
 * See #ezocarrierec_t object definition for detailed explanation.
 * @return @li @c  0 - Read some data.
 *         @li @c -1 - Nothing is read.
 * See #err_t definition for detailed explanation.
 * @note None.
 */
static err_t ezocarrierec_process ( ezocarrierec_t *ctx );

/**
 * @brief Response check.
 * @details This function checks for response and
 * returns the status of response.
 * @param[in] rsp  Expected response.
 * @return @li @c  0 - OK response.
 *         @li @c -1 - Error response.
 *         @li @c -2 - Timeout error.
 * See #err_t definition for detailed explanation.
 */
static err_t ezocarrierec_rsp_check ( ezocarrierec_t *ctx, uint8_t *rsp );

/**
 * @brief Check for errors.
 * @details This function checks for different types of
 * errors and logs them on UART or logs the response if no errors occured.
 * @param[in] error_flag  Error flag to check.
 */
static void ezocarrierec_error_check ( err_t error_flag );

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    ezocarrierec_cfg_t ezocarrierec_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.
    ezocarrierec_cfg_setup( &ezocarrierec_cfg );
    EZOCARRIEREC_MAP_MIKROBUS( ezocarrierec_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( UART_ERROR == ezocarrierec_init( &ezocarrierec, &ezocarrierec_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }

    log_printf( &logger, "Device status \r\n" );
    ezocarrierec_send_cmd( &ezocarrierec, EZOCARRIEREC_CMD_STATUS );
    error_flag = ezocarrierec_rsp_check( &ezocarrierec, EZOCARRIEREC_RSP_OK );
    ezocarrierec_error_check( error_flag );

    log_printf( &logger, "Factory reset \r\n" );
    ezocarrierec_send_cmd( &ezocarrierec, EZOCARRIEREC_CMD_FACTORY );
    error_flag = ezocarrierec_rsp_check( &ezocarrierec, EZOCARRIEREC_RSP_READY );
    ezocarrierec_error_check( error_flag );

    #define PROBE_TYPE   "1.0"
    log_printf( &logger, "Seting Probe type \r\n" );
    ezocarrierec_send_cmd_with_par( &ezocarrierec, EZOCARRIEREC_CMD_SET_PROBE_TYPE, PROBE_TYPE );
    error_flag = ezocarrierec_rsp_check( &ezocarrierec, EZOCARRIEREC_RSP_OK );
    ezocarrierec_error_check( error_flag );

    log_printf( &logger, "Device info \r\n" );
    ezocarrierec_send_cmd( &ezocarrierec, EZOCARRIEREC_CMD_DEV_INFO );
    error_flag = ezocarrierec_rsp_check( &ezocarrierec, EZOCARRIEREC_RSP_OK );
    ezocarrierec_error_check( error_flag );

    #define DRY_CALIBRATION   "dry"
    log_printf( &logger, "Dry calibration \r\n" );
    ezocarrierec_send_cmd_with_par( &ezocarrierec, EZOCARRIEREC_CMD_CAL, DRY_CALIBRATION );
    error_flag = ezocarrierec_rsp_check( &ezocarrierec, EZOCARRIEREC_RSP_OK );
    ezocarrierec_error_check( error_flag );

    uint8_t n_cnt = 0;
    uint8_t last_reading[ APP_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
    ezocarrierec_clear_app_buf( );
    ezocarrierec_send_cmd( &ezocarrierec, EZOCARRIEREC_CMD_SINGLE_READ );
    ezocarrierec_process ( &ezocarrierec );
    strcpy( last_reading, app_buf );
    log_printf( &logger, "Single point calibration \r\n" );
    log_printf( &logger, "Waiting for stable readings \r\n" );
    while ( n_cnt <= 5 )
    {
        if ( EZOCARRIEREC_OK == ezocarrierec_process ( &ezocarrierec ) )
        {  
            if ( 0 == strstr( app_buf, last_reading ) )
            {
                n_cnt++;
            }
            else
            {
                strcpy( last_reading, app_buf );
                n_cnt = 0;
            }
        }
        log_printf( &logger, "- " );
        Delay_ms( 1000 );
        ezocarrierec_clear_app_buf( );
    }
    #define CALIBRATION_VALUE   "80"
    log_printf( &logger, "Calibration \r\n" );
    ezocarrierec_send_cmd_with_par( &ezocarrierec, EZOCARRIEREC_CMD_CAL, CALIBRATION_VALUE );
    error_flag = ezocarrierec_rsp_check( &ezocarrierec, EZOCARRIEREC_RSP_OK );
    ezocarrierec_error_check( error_flag );

    #define DISABLE_CONT_READ   "0"
    log_printf( &logger, "Disable continuous reading mode \r\n" );
    ezocarrierec_send_cmd_with_par( &ezocarrierec, EZOCARRIEREC_CMD_CONT_READ, DISABLE_CONT_READ );
    error_flag = ezocarrierec_rsp_check( &ezocarrierec, EZOCARRIEREC_RSP_OK );
    ezocarrierec_error_check( error_flag );

    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    log_printf( &logger, "Reading... \r\n" );
    ezocarrierec_send_cmd( &ezocarrierec, EZOCARRIEREC_CMD_SINGLE_READ );
    error_flag = ezocarrierec_rsp_check( &ezocarrierec, EZOCARRIEREC_RSP_OK );
    ezocarrierec_error_check( error_flag );
    Delay_ms( 5000 );
}

void main ( void ) 
{
    application_init( );

    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }
}

static void ezocarrierec_clear_app_buf ( void ) 
{
    memset( app_buf, 0, app_buf_len );
    app_buf_len = 0;
}

static void ezocarrierec_log_app_buf ( void )
{
    for ( int32_t buf_cnt = 0; buf_cnt < app_buf_len; buf_cnt++ )
    {
        log_printf( &logger, "%c", app_buf[ buf_cnt ] );
    }
}

static err_t ezocarrierec_process ( ezocarrierec_t *ctx ) 
{
    uint8_t rx_buf[ PROCESS_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
    int32_t overflow_bytes = 0;
    int32_t rx_cnt = 0;
    int32_t rx_size = ezocarrierec_generic_read( ctx, rx_buf, PROCESS_BUFFER_SIZE );
    if ( ( rx_size > 0 ) && ( rx_size <= APP_BUFFER_SIZE ) ) 
    {
        if ( ( app_buf_len + rx_size ) > APP_BUFFER_SIZE ) 
        {
            overflow_bytes = ( app_buf_len + rx_size ) - APP_BUFFER_SIZE;
            app_buf_len = APP_BUFFER_SIZE - rx_size;
            memmove ( app_buf, &app_buf[ overflow_bytes ], app_buf_len );
            memset ( &app_buf[ app_buf_len ], 0, overflow_bytes );
        }
        for ( rx_cnt = 0; rx_cnt < rx_size; rx_cnt++ ) 
        {
            if ( rx_buf[ rx_cnt ] ) 
            {
                app_buf[ app_buf_len++ ] = rx_buf[ rx_cnt ];
            }
        }
        return EZOCARRIEREC_OK;
    }
    return EZOCARRIEREC_ERROR;
}

static err_t ezocarrierec_rsp_check ( ezocarrierec_t *ctx, uint8_t *rsp )
{
    uint32_t timeout_cnt = 0;
    uint32_t timeout = 10000;
    err_t error_flag = EZOCARRIEREC_OK;
    ezocarrierec_clear_app_buf( );
    while ( ( 0 == strstr( app_buf, rsp ) ) &&
    ( 0 == strstr( app_buf, EZOCARRIEREC_RSP_ERROR ) ) )
    {
        error_flag |= ezocarrierec_process( ctx );
        if ( timeout_cnt++ > timeout )
        {
            ezocarrierec_clear_app_buf( );
            return EZOCARRIEREC_ERROR_TIMEOUT;
        }
        Delay_ms( 1 );
    }
    Delay_ms( 100 );
    error_flag |= ezocarrierec_process( ctx );
    if ( strstr( app_buf, rsp ) )
    {
        return EZOCARRIEREC_OK;
     }
    else if ( strstr( app_buf, EZOCARRIEREC_RSP_ERROR ) )
    {
        return EZOCARRIEREC_ERROR;
    }
    else
    {
        return EZOCARRIEREC_ERROR;
    }
}

static void ezocarrierec_error_check ( err_t error_flag )
{
    switch ( error_flag )
    {
        case EZOCARRIEREC_OK:
        {
            ezocarrierec_log_app_buf( );
            break;
        }
        case EZOCARRIEREC_ERROR:
        {
            log_error( &logger, " Error!" );
            break;
        }
        case EZOCARRIEREC_ERROR_TIMEOUT:
        {
            log_error( &logger, " Timeout!" );
            break;
        }
        default:
        {
            log_error( &logger, " Unknown!" );
            break;
        }
    }
    log_printf( &logger, "- - - - - - - - - - - - - - -\r\n" );
    Delay_ms( 500 );
}

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

额外支持

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