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30 分钟

使用MAX31910和TM4C123GH6PZ将24V传感器输出转换为5V CMOS兼容信号

您的工业信号序列化网关

Serializer Click with Fusion for Tiva v8

已发布 6月 27, 2024

点击板

Serializer Click

开发板

Fusion for Tiva v8

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

TM4C123GH6PZ

该解决方案旨在简化传感器数据转换的复杂性,为您的自动化项目提供高效的5V CMOS兼容信号。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Serializer Click基于MAX31910,这是一款来自Maxim Integrated(现为Analog Devices一部分)的八通道数字输入转换器/序列器,适用于工业和过程自动化中的高通道密度数字输入模块。它具有集成的限流、低通滤波和通道序列化功能。与传统的分立电阻分压器实现相比,输入限流允许显著减少从现场电压电源(典型外部24V)消耗的功率。该器件使用待批专利的电路技术,减少了超出可能输入电流的功率消耗,进一步限制了单独的限流。MAX31910将传感器和开关的24V数字输出转换、调理并序列化为MCU所需的5V CMOS兼容信号。

它提供可编程逻辑控制器(PLC)数字输入模块的前端接口电路。可选择的片上低通滤波器允许基于应用的灵活去抖动和滤波传感器输出。序列器是可堆叠的,因此可以将任意数量的输入通道(IN1-IN8)序列化并通过一个SPI兼容端口输出。序列器输入(IN1-IN8)通过监测传感器输出的电压和电流来感知现场传感器的状态(开启与关闭)。这些输入引脚上的电流随着输入电压的升高而线性增加,直到达到电流钳位设置的限值(由板载电位器设置)。超过此点的任何电压增加不会进一步增加输入电流。Serializer Click通过安装了数字隔离器

(ISO7741和LTV-817S)的配置与MCU通过标准SPI接口通信。此外,它使用mikroBUS™插座的FLT引脚作为“故障”指示器,当发生过温或欠压等故障时立即通知主机。它还有一个标记为DB的双通道开关,用于确定当前的开关频率。根据开关位置自动选择当前开关时钟周期。此Click板™可通过VCC SEL跳线选择使用3.3V或5V逻辑电压水平,这样,既3.3V又5V的MCU都可以正确使用通信线路。此外,此Click板™配备了包含易于使用的功能和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

Serializer 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)

256

硅供应商

Texas Instruments

引脚数

100

RAM (字节)

32768

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
SPI Chip Select
PF7
CS
SPI Clock
PK0
SCK
SPI Data OUT
PK2
MISO
SPI Data IN
PK3
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
Fault Interrupt
PH4
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

Serializer 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
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 Serializer Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • serializer_get_flt_pin - 该功能返回故障引脚的逻辑状态

  • serializer_read_input - 该功能通过SPI串行接口读取输入数据,并通过验证CRC字节检查数据完整性。

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 Serializer Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of a Serializer click board by reading
 * the state of all inputs and displaying the results on the USB UART.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and logger.
 *
 * ## Application Task
 * Reads the state of all inputs and displays the results on the USB UART
 * approximately once per second. Also, if there's any fault indication detected,
 * it will be displayed accordingly.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "serializer.h"

static serializer_t serializer;
static log_t logger;

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    serializer_cfg_t serializer_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.
    serializer_cfg_setup( &serializer_cfg );
    SERIALIZER_MAP_MIKROBUS( serializer_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( SPI_MASTER_ERROR == serializer_init( &serializer, &serializer_cfg ) )
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void )
{
    uint8_t input_data = 0;
    err_t status = serializer_read_input ( &serializer, &input_data );
    
    if ( SERIALIZER_ERROR != status )
    {
        for ( uint8_t cnt = 0; cnt < 8; cnt++ )
        {
            log_printf( &logger, " IN%u: %s\r\n", ( uint16_t ) cnt + 1, 
                                                  ( char * ) ( ( input_data & ( 1 << cnt ) ) ? "High" : "Low" ) );
        }
        if ( status & SERIALIZER_STATUS_UNDERVOLTAGE )
        {
            log_info( &logger, "Undervoltage fault" );
        }
        if ( status & SERIALIZER_STATUS_OVERTEMPERATURE )
        {
            log_info( &logger, "Overtemperature fault" );
        }
        log_printf( &logger, "\r\n" );
        Delay_ms( 1000 );
    }
}

void main ( void )
{
    application_init( );

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

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

额外支持

资源

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