初学者
10 分钟

使用ISO1450和TM4C1299NCZAD在发射器和接收器之间提供电气隔离,以增强电气安全性

5kVRMS隔离的半双工RS-485收发器

RS485 Isolator 4 Click with Fusion for Tiva v8

已发布 11月 06, 2024

点击板

RS485 Isolator 4 Click

开发板

Fusion for Tiva v8

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

TM4C1299NCZAD

可靠的、隔离的RS-485通信,具有适用于工业环境的强大保护,广泛应用于电网基础设施、马达驱动和楼宇自动化等场景

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

RS485 Isolator 4 Click 基于来自德州仪器的隔离型半双工 RS-485 收发器 ISO1450。该收发器设计用于为 RS-485 和 RS-422 通信提供电气隔离,具备强大的抗噪能力,特别适用于恶劣的工业环境。ISO1450 的总线引脚可以承受高水平的静电放电 (ESD) 和电快速瞬变 (EFT),无需额外的外部组件来确保系统级保护。这使得此 Click 板™ 非常适合用于工业和商业通信需求,如电网基础设施、太阳能逆变器、电机驱动、HVAC 系统以及楼宇自动化。ISO1450 支持高达 50Mbps 的数据传输速率,在保持信号完整性的同时实现长距离通信。其氧化硅电容隔离屏障能够提供可

靠的 5kVRMS 隔离(1 分钟),符合 UL 1577 标准,且工作电压为 1500VPK。这一隔离功能可以打破通信节点间的地环路,从而允许更广泛的共模电压范围。 ISO1450 的隔离侧可以在 3V 到 5.5V 的广泛电源电压范围内工作,消除了该侧对稳压电源的需求。此外,ISO1450 还包括先进的失效保护功能,能够应对总线状态异常(如电缆断裂导致的开放总线、绝缘破坏导致的短路总线以及在没有驱动器主动传输时的空闲总线条件),确保即使在通信线路出现物理问题时也能可靠运行。除了 mikroBUS™ 插座上的标准 UART 接口 TX 和 RX 引脚外,RS485 Isolator 4 

Click 还具备接收器和驱动器使能引脚,分别连接到 mikroBUS™ 的 RE 和 DE 引脚。在这种半双工实现中,驱动器和接收器使能引脚允许连接到 J1 接头的任一节点在任意时刻配置为发送或接收,这种灵活性减少了额外电缆的需求,因为它允许在同一通信线上动态切换发送和接收模式。此 Click 板™ 可以使用 3.3V 或 5V 逻辑电压电平,用户可通过 VCC SEL 跳线选择。这使得支持 3.3V 和 5V 的微控制器均能够正常使用通信线。此外,此 Click 板™ 配备了一个易于使用的函数库和示例代码,供进一步开发时参考。

RS485 Isolator 4 Click 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)

1024

硅供应商

Texas Instruments

引脚数

212

RAM (字节)

262144

你完善了我!

配件

Wire Jumpers Male to Male (15 cm length, 10pcs) 是一组高质量的跳线,专为便捷的原型设计和测试而设计。每根线长 15 厘米,两端配有公连接器,方便在面包板或其他电子项目中连接组件。该套装包括十根不同颜色的跳线,便于电路中的清晰标识和组织。这些跳线非常适合 DIY 项目、设置以及其他需要快速、可靠连接的电子应用。

RS485 Isolator 4 Click accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
Receiver Enable
PB6
RST
ID COMM
PE7
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Driver Enable
PD0
PWM
NC
NC
INT
UART TX
PA1
TX
UART RX
PA0
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

RS485 Isolator 4 Click 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
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 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 RS485 Isolator 4 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • rs485isolator4_generic_write - 此功能通过使用 UART 串行接口写入指定数量的数据字节。

  • rs485isolator4_generic_read - 此功能通过使用 UART 串行接口读取指定数量的数据字节。

  • rs485isolator4_driver_enable - 此功能通过将 DE 引脚设置为高电平状态来启用驱动输入。

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 RS485 Isolator 4 Click Example.
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of an RS485 Isolator 4 Click board by showing
 * the communication between the two Click board configured as a receiver and transmitter.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and logger and displays the selected application mode.
 *
 * ## Application Task
 * Depending on the selected mode, it reads all the received data or sends the desired
 * message every 2 seconds.
 *
 * @note
 * Make sure to provide a power supply voltage to isolated VCC_EXT and GND pins
 * in a range from 3V to 5.5V.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "rs485isolator4.h"

// Comment out the line below in order to switch the application mode to receiver
#define DEMO_APP_TRANSMITTER

#define DEMO_TEXT_MESSAGE   "MIKROE - RS485 Isolator 4 Click board\r\n"

static rs485isolator4_t rs485isolator4;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    rs485isolator4_cfg_t rs485isolator4_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.
    rs485isolator4_cfg_setup( &rs485isolator4_cfg );
    RS485ISOLATOR4_MAP_MIKROBUS( rs485isolator4_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( UART_ERROR == rs485isolator4_init( &rs485isolator4, &rs485isolator4_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
#ifdef DEMO_APP_TRANSMITTER
    rs485isolator4_driver_enable ( &rs485isolator4 );
    rs485isolator4_receiver_disable ( &rs485isolator4 );
    log_printf( &logger, " Application Mode: Transmitter\r\n" );
#else
    rs485isolator4_driver_disable ( &rs485isolator4 );
    rs485isolator4_receiver_enable ( &rs485isolator4 );
    log_printf( &logger, " Application Mode: Receiver\r\n" );
#endif
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
#ifdef DEMO_APP_TRANSMITTER
    rs485isolator4_generic_write( &rs485isolator4, DEMO_TEXT_MESSAGE, strlen( DEMO_TEXT_MESSAGE ) );
    log_printf( &logger, "%s", ( char * ) DEMO_TEXT_MESSAGE );
    Delay_ms( 1000 );
    Delay_ms( 1000 );
#else
    uint8_t rx_data = 0;
    if ( rs485isolator4_generic_read( &rs485isolator4, &rx_data, 1 ) > 0 )
    {
        log_printf( &logger, "%c", rx_data );
    }
#endif
}

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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