初学者
10 分钟

使用INA196和STM32L496AG设计一个4-20mA电流环标准的接收器

接收和解释电流信号

4-20 mA R Click with Discovery kit with STM32L496AG MCU

已发布 7月 22, 2025

点击板

4-20 mA R Click

开发板

Discovery kit with STM32L496AG MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32L496AG

紧凑高效的解决方案,用于接收和监控工业系统中的电流。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

4-20mA R Click 基于 Texas Instruments 的 INA196,这是一个具有电压输出的电流分流监视器。INA196 能够在不干扰其供电电压的情况下感应跨分流器的电压降,并在电流控制环中使用 500kHz 的带宽。4-20mA R Click 接收来自兼容发射器的 4 到 20mA 的输出电流,并将其转换为低电压。此板上的传输环路电流直接来自于 INA196 分流电阻的负载 侧,通过 VLOOP 螺钉端子。INA196 供电侧的差分

输入电压来自 Texas Instruments 的 TPS61041,一个 DC/DC 升压转换器。默认配置下,它提供 16V 电压,并可以通过 mikroBUS™ 插座的 EN 引脚启用。此外,通过替换 R2 0 欧姆电阻为其他值,它也可以转换其他电压。INA196 的输出然后传递到 Microchip 的 MCP3201,一个 12 位 ADC。它通过  mikroBUS™ 插座的 SPI 串行接口与主微控制器通信,参考电压为 2.048V。ADC 的参考电压来自

 Analog Devices 的 MAX6106,一个电压参考 LDO。此 Click board™ 可以通过 PWR SEL 跳线选择使用 3.3V 或 5V 的逻辑电压水平,使得 3.3V 和 5V 能力的 MCU 都能正确使用通信线路。然而,这款 Click board™ 配备了一个包含易于使用的功能和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

4-20 mA R Click hardware overview image

功能概述

开发板

32L496GDISCOVERY Discovery 套件是一款功能全面的演示和开发平台,专为搭载 Arm® Cortex®-M4 内核的 STM32L496AG 微控制器设计。该套件适用于需要在高性能、先进图形处理和超低功耗之间取得平衡的应用,支持无缝原型开发,适用于各种嵌入式解决方案。STM32L496AG 采用创新的节能架构,集成

了扩展 RAM 和 Chrom-ART 图形加速器,在提升图形性能的同时保持低功耗,使其特别适用于音频处理、图形用户界面和实时数据采集等对能效要求较高的应用。为了简化开发流程,该开发板配备了板载 ST-LINK/V2-1 调试器/编程器,提供即插即用的调试和编程体验,使用户无需额外硬件即可轻松加载、调

试和测试应用程序。凭借低功耗特性、增强的内存能力以及内置调试工具,32L496GDISCOVERY 套件是开发先进嵌入式系统、实现高效能解决方案的理想选择。

Discovery kit with STM32L496AG MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

STM32L496AG Image

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

1024

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

169

RAM (字节)

327680

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
SPI Chip Select
PG11
CS
SPI Clock
PI1
SCK
SPI Data OUT
PD3
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
Enable
PH2
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

4-20 mA R Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Discovery kit with STM32H750XB MCU front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Discovery kit with STM32L496AG MCU作为您的开发板开始。

Discovery kit with STM32H750XB MCU front image hardware assembly
Thermo 21 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Thermo 21 Click complete accessories setup image hardware assembly
Board mapper by product7 hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
Necto image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Discovery kit with STM32H750XB MCU NECTO MCU Selection Step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Necto image step 11 hardware assembly

软件支持

库描述

此库包含 4-20mA R Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • c420mar_read_data - 此函数从 SPI 数据寄存器读取 16 位电流值,然后将其规范化并转换为浮点数。

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 
 * \brief 420MaR Click example
 * 
 * # Description
 * This example showcases how to initialize, configure and use the 4-20 mA R Click. It is a
 * simple SPI communication module that acts as a receiver in a 4-20 current loop. The Click
 * reads current data and converts the analog signal to a digital 12-bit format.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * This function initializes and configures the logger and Click modules.
 * 
 * ## Application Task  
 * This function reads and displays current data every half a second.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "c420mar.h"

// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES

static c420mar_t c420mar;
static log_t logger;

// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS

void application_init ( )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    c420mar_cfg_t cfg;

    /** 
     * 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.

    c420mar_cfg_setup( &cfg );
    c420MAR_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    c420mar_init( &c420mar, &cfg );
}

void application_task ( )
{
    float current;

    current = c420mar_read_data( &c420mar );

    log_printf( &logger, "-----------------------------\r\n" );
    log_printf( &logger, " * Current: %.3f mA * \r\n", current );

    Delay_ms ( 500 );
}

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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