初学者
10 分钟

使用MAX22196和STM32F446ZE将高压工业信号转换为逻辑电平

高性能八通道工业下沉/源数字输入

DIGI IN 2 Click with Fusion for ARM v8

已发布 6月 24, 2024

点击板

DIGI IN 2 Click

开发板

Fusion for ARM v8

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F446ZE

安全地与高压工业信号接口,并将其转换为逻辑电平,用于控制机械和流程。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

DIGI IN 2 Click基于Analog Devices的MAX22196,这是一款高性能的八路工业型沉/源数字输入IC。该IC将通道1至8的八个高电压(8V-24V)工业输入转换为标准逻辑电平输出。它集成了串行接口,通过SPI以序列化格式配置和读取数据。每个输入通道可以单独设置为沉(P型)或源(N型)操作,内置的电流限制器可减少功耗,同时符合IEC 61131-2标准。这个Click board™非常适用于各种应用,包括可编程逻辑控制器(PLC)、工厂自动化和过程控制系统。MAX22196的一个显着特点是它能够使用单个电阻器(R7)设置为12kΩ来满足IEC 61131-2 Type 1/3或Type 2数字输入要求。该设备通过允许用户关闭电流沉或源提供了灵活性。此外,每个输入通道都具有可定制的毛刺/去抖滤波器和可选的16位向下计数器,用于增强输入信号处理。MAX22196可以从8V到24V的现场供

电中提取电源,包括一个绿色LED(VOK),用于指示稳定的现场供电的存在。另一个MAX22196的特点是其芯片内的5V线性稳压器,能够向VA头部提供最多20mA的负载电流,该头部未连接。通过FUNC SEL "R"跳线将其位置从OFF设置为ON状态,可以启用芯片内部稳压器。当处于OFF位置时,VA端子呈现5V线性稳压器输出,而处于ON位置时,呈现由mikroBUS电源轨(3.3V或5V)供电的供应输入。关于通信,DIGI IN 2 Click通过SPI与主机MCU进行接口连接,以执行输入数据读取、诊断数据采集和寄存器配置,速度可达12MHz。1-8输入端子的电压与内部参考电压进行比较,以确定字段二进制输出传感器是否为ON(逻辑1)或OFF(逻辑0)。所有八个输入都同时由锁存器LTC或CS引脚的断言进行锁存,并以串行形式通过SPI提供数据。值得注意的是,

MAX22196可以使用ADDR SEL跳线直接访问共享SPI总线上的四个设备,并通过FUNC SEL "D"跳线支持级联。MAX22196还具有故障指示器(FLT引脚),用于向主机MCU传达各种操作错误,包括电源供应欠压、过温条件和CRC错误。READY RDY信号确认了MAX22196已经上电并且正在运行。CRC错误检测默认启用以增强数据完整性,在可寻址和级联SPI配置中尤其有益。为了直观显示其数字输入的状态,该板配有一个3x3的黄色LED驱动器十字架矩阵。位于左下角的第九个LED与VOK LED的功能相同,为板的运行状态提供了快速的视觉参考。此Click board™可以通过VCC SEL跳线选择3.3V或5V逻辑电压电平运行。这样,既支持3.3V又支持5V的MCU可以正确地使用通信线路。此外,此Click board™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。

DIGI IN 2 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Fusion for ARM v8 是一款专为快速开发嵌入式应用而设计的开发板。它支持广泛的微控制器,如各种 ARM® Cortex®-M 基础 MCU,不论其引脚数量,并具有一系列独特功能,例如首次通过 WiFi 的嵌入式调试器/程序员。开发板布局合理,设计周到,确保最终用户在一个地方可以找到所有必需的元素,如开关、按钮、指示器、连接器等。得益于创新的制造技术,Fusion for ARM v8 提供了流畅而沉浸式的工作体验,允许在任何情况下、任何地方都能访问。Fusion 

for ARM 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,它还包括一个为开发板提供的干净且调节过的电源供应模块。它可以使用广泛的外部电源,包括电池、外部 12V 电源供应,以及通过 USB Type-C(USB-C)连接器的电源。通信选项包括 USB-UART、USB 

HOST/DEVICE、CAN(如果 MCU 卡支持的话)和 以太网。此外,它还拥有广受好评的 mikroBUS™ 标准、为 MCU 卡提供的标准化插座(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 ARM v8 是 Mikroe 快速开发生态系统的一个重要组成部分,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 ARM 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)

512

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

144

RAM (字节)

131072

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Device Ready
PA3
AN
ID SEL
PE11
RST
SPI Select / ID COMM
PA4
CS
SPI Clock
PA5
SCK
SPI Data OUT
PA6
MISO
SPI Data IN
PB5
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
SPI Data Latch
PD12
PWM
Fault Interrupt
PD3
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

DIGI IN 2 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 ARM 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 DIGI IN 2 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • digiin2_get_flt_pin - 此函数用于获取FLT引脚的状态。

  • digiin2_write_reg - 此函数用于使用SPI串行接口将数据写入所选寄存器。

  • digiin2_read_reg - 此函数使用SPI串行接口从所选寄存器读取数据字节。

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 DIGI IN 2 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of DIGI IN 2 Click board by reading and
 * displaying the state of the channels.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver, performs the click default configuration.
 *
 * ## Application Task
 * Reads and displays on the USB UART the channel state every second.
 *
 * @author Stefan Ilic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "digiin2.h"

static digiin2_t digiin2;
static log_t logger;

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    digiin2_cfg_t digiin2_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.
    digiin2_cfg_setup( &digiin2_cfg );
    DIGIIN2_MAP_MIKROBUS( digiin2_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( SPI_MASTER_ERROR == digiin2_init( &digiin2, &digiin2_cfg ) )
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( DIGIIN2_ERROR == digiin2_default_cfg ( &digiin2 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void )
{    
    uint8_t channel_data = 0;

    digiin2_pulse_latch( &digiin2 );

    if ( DIGIIN2_OK == digiin2_read_reg( &digiin2, DIGIIN2_REG_DISTATE, &channel_data ) )
    {
        if ( channel_data & DIGIIN2_CHANNEL_1_MASK )
        {
            log_printf( &logger, "Channel 1 counter: HIGH \r\n" );
        }
        else
        { 
            log_printf( &logger, "Channel 1 counter: LOW \r\n" );
        }
        if ( channel_data & DIGIIN2_CHANNEL_2_MASK )
        {
            log_printf( &logger, "Channel 2 counter: HIGH \r\n" );
        }
        else
        { 
            log_printf( &logger, "Channel 2 counter: LOW \r\n" );
        }
        if ( channel_data & DIGIIN2_CHANNEL_3_MASK )
        {
            log_printf( &logger, "Channel 3 counter: HIGH \r\n" );
        }
        else
        { 
            log_printf( &logger, "Channel 3 counter: LOW \r\n" );
        }
        if ( channel_data & DIGIIN2_CHANNEL_4_MASK )
        {
            log_printf( &logger, "Channel 4 counter: HIGH \r\n" );
        }
        else
        { 
            log_printf( &logger, "Channel 4 counter: LOW \r\n" );
        }
        if ( channel_data & DIGIIN2_CHANNEL_5_MASK )
        {
            log_printf( &logger, "Channel 5 counter: HIGH \r\n" );
        }
        else
        { 
            log_printf( &logger, "Channel 5 counter: LOW \r\n" );
        }
        if ( channel_data & DIGIIN2_CHANNEL_6_MASK )
        {
            log_printf( &logger, "Channel 6 counter: HIGH \r\n" );
        }
        else
        { 
            log_printf( &logger, "Channel 6 counter: LOW \r\n" );
        }
        if ( channel_data & DIGIIN2_CHANNEL_7_MASK )
        {
            log_printf( &logger, "Channel 7 counter: HIGH \r\n" );
        }
        else
        { 
            log_printf( &logger, "Channel 7 counter: LOW \r\n" );
        }
        if ( channel_data & DIGIIN2_CHANNEL_8_MASK )
        {
            log_printf( &logger, "Channel 8 counter: HIGH \r\n" );
        }
        else
        { 
            log_printf( &logger, "Channel 8 counter: LOW \r\n" );
        }
        log_printf( &logger, "- - - - - - - - - - - - - -\r\n" );
    }
    else
    {
        log_error( &logger, " Read error." );
    }
    
    if ( DIGIIN2_PIN_STATE_HIGH == digiin2_get_flt_pin( &digiin2 ) )
    {
        uint8_t flt_data = 0;
        digiin2_read_reg( &digiin2, DIGIIN2_REG_FAULT, &flt_data );
        log_printf( &logger, "Fault1 data: 0x%.2X \r\n", ( uint16_t ) flt_data );
        digiin2_read_reg( &digiin2, DIGIIN2_REG_FAULT2, &flt_data );
        log_printf( &logger, "Fault2 data: 0x%.2X \r\n", ( uint16_t ) flt_data );
        log_printf( &logger, "- - - - - - - - - - - - - -\r\n" );
    }

    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

喜欢这个项目吗?

'购买此套件' 按钮会直接带您进入购物车,您可以在购物车中轻松添加或移除产品。