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30 分钟

使用 MAX399 和 ${MCU} 彻底改变数据采集和远程监控应用

一个 UART,四个 RS-232 朋友:CMOS MUX 奇迹!

UART MUX 2 Click with Fusion for Tiva v8

已发布 6月 26, 2024

点击板

UART MUX 2 Click

开发板

Fusion for Tiva v8

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

TM4C123GH6PZ

通过实施我们的CMOS模拟多路复用器来优化您的UART接口并简化串行数据通信,该多路复用器允许四个远程RS-232收发器高效共享单个UART连接。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

UART MUX 2 Click基于MAX399,这是一款精确的CMOS模拟多路复用器,可实现来自Analog Devices的伪多路RS232传输。此多路复用器允许多个通道(在本例中为四个)共享单个UART接口。它提供快速的切换速度,转换时间小于250ns,导通电阻小于100Ω,同时保持CMOS逻辑输入兼容性和快速切换。双四对一多路复用器允许MAX3221收发器与连接到Click板™上部标记为UART0-UART3的四个远程收发器形成网络。电路的电源电压范围(3V至5.5V)使其兼容3V和5V逻辑。MAX399直接从MAX3221的电源端子接收电源,其±5.5V输出来自内部电荷泵。多路复用器处

理轨到轨信号,因此从MAX3221获取电源可确保RS232信号无论幅度如何都能直接通过。UART MUX Click通过MAX3221使用UART接口与MCU通信进行数据传输。MAX3221可以以高达250 kbps的数据速率运行,同时保持符合RS232的输出电平。通道选择通过一组特定的GPIO引脚执行,这些引脚标记为A0和A1,分别路由到mikroBUS™插座的CS和RST引脚。例如,选择通道1使得MAX3221可以与UART0通信,而不被UART1至UART3加载。远程收发器内的下拉电阻将未选择的接收器输出强制到已知状态。除了通道选择之外,该Click板™还具有自动关机功

能,当ON和OFF引脚为高电平时可以关闭,该引脚路由到mikroBUS™插座的PWM和AN引脚。此外,它使用mikroBUS™的中断引脚标记为INV作为无效指示器,使与RS232的接口变得简单易用,指示是否存在有效的RS232信号。此Click板™可以通过VCC SEL跳线选择在3.3V或5V逻辑电压水平下工作。这样,具有3.3V和5V能力的MCU都可以正确使用通信线路。此外,该Click板™配有包含易于使用的函数和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

UART MUX 2 Click top side image
UART MUX 2 Click bottom side 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

Force OFF
PD2
AN
UART Channel Selection
PH0
RST
UART Channel Selection
PF7
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Force ON
PF5
PWM
Valid RS232 Signal Indication
PH4
INT
UART TX
PC7
TX
UART RX
PC6
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

UART MUX 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 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 UART MUX 2 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • uartmux2_set_operation_mode - UART MUX 2 设置操作模式函数

  • uartmux2_set_channel - UART MUX 2 设置通道函数

  • uartmux2_send_data - UART MUX 2 数据写入函数

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 main.c
 * @brief UART MUX 2 Click Example.
 *
 * # Description
 * This library contains API for UART MUX 2 Click driver.
 * This example transmits/receives and processes data from UART MUX 2 clicks.
 * The library initializes and defines the UART bus drivers 
 * to transmit or receive data. 
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes driver and set UART channel module.
 *
 * ## Application Task
 * Transmitter/Receiver task depend on uncommented code.
 * Receiver logging each received byte to the UART for data logging,
 * while transmitted send messages every 2 seconds.
 *
 * ## Additional Function
 * - static void uartmux2_clear_app_buf ( void ) - Function clears memory of app_buf.
 * - static err_t uartmux2_process ( void ) - The general process of collecting presponce
 * that a module sends.
 *
 * @author Nenad Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "uartmux2.h"

#define PROCESS_BUFFER_SIZE 200

#define TRANSMITTER
// #define RECIEVER

static uartmux2_t uartmux2;
static log_t logger;
static uint8_t uart_ch;
static char app_buf[ PROCESS_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
static int32_t app_buf_len = 0;
static int32_t app_buf_cnt = 0;

unsigned char demo_message[ 9 ] = { 'M', 'i', 'k', 'r', 'o', 'E', 13, 10, 0 };

/**
 * @brief UART MUX 2 clearing application buffer.
 * @details This function clears memory of application buffer and reset it's length and counter.
 * @note None.
 */
static void uartmux2_clear_app_buf ( void );

/**
 * @brief UART MUX 2 data reading function.
 * @details This function reads data from device and concats data to application buffer.
 *
 * @return @li @c  0 - Read some data.
 *         @li @c -1 - Nothing is read.
 *         @li @c -2 - Application buffer overflow.
 *
 * See #err_t definition for detailed explanation.
 * @note None.
 */
static err_t uartmux2_process ( void );

void application_init ( void ) {
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    uartmux2_cfg_t uartmux2_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_printf( &logger, "\r\n Application Init \r\n" );

    // Click initialization.

    uartmux2_cfg_setup( &uartmux2_cfg );
    UARTMUX2_MAP_MIKROBUS( uartmux2_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag  = uartmux2_init( &uartmux2, &uartmux2_cfg );
    if ( init_flag == UART_ERROR ) {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }

    uartmux2_default_cfg ( &uartmux2 );
    app_buf_len = 0;
    app_buf_cnt = 0;
    log_printf( &logger, "\r\n Application Task \r\n" );
    log_printf( &logger, "------------------\r\n" );
    Delay_ms( 500 );
    
    #ifdef TRANSMITTER
    
        log_printf( &logger, "    Send data:    \r\n" );
        log_printf( &logger, "      mikroE      \r\n" );
        log_printf( &logger, "------------------\r\n" );
        log_printf( &logger, "  Transmit data   \r\n" );
        Delay_ms( 1000 );

    #endif

    #ifdef RECIEVER

        uart_ch = UARTMUX2_CHANNEL_0;
        log_printf( &logger, "   Receive data  \r\n" );
        log_printf( &logger, "      UART%u \r\n", ( uint16_t ) uart_ch );
        uartmux2_set_channel( &uartmux2, uart_ch );
        Delay_ms( 2000 );
    
    #endif
        
    log_printf( &logger, "------------------\r\n" );
}

void application_task ( void ) {
    #ifdef TRANSMITTER
    
    for ( uart_ch = UARTMUX2_CHANNEL_0; uart_ch <= UARTMUX2_CHANNEL_3; uart_ch++ ) {
        uartmux2_set_channel( &uartmux2, uart_ch );
        Delay_ms( 100 );
        uartmux2_send_data( &uartmux2, demo_message );
        log_printf( &logger, "  UART%u : ", ( uint16_t ) uart_ch ); 
    
        for ( uint8_t cnt = 0; cnt < 9; cnt ++ ) {
            log_printf( &logger, "%c", demo_message[ cnt ] );
            Delay_ms( 100 );
        }     
    }
    
    log_printf( &logger, "------------------\r\n" );
    Delay_ms( 100 );
    
    
    #endif
    
    #ifdef RECIEVER
    
    uartmux2_process( );

    if ( app_buf_len > 0 ) {
        log_printf( &logger, "%s", app_buf );
        uartmux2_clear_app_buf(  );
    }
    
    #endif
}

void main ( void ) {
    application_init( );

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

static void uartmux2_clear_app_buf ( void ) {
    memset( app_buf, 0, app_buf_len );
    app_buf_len = 0;
    app_buf_cnt = 0;
}

static err_t uartmux2_process ( void ) {
    int32_t rx_size;
    char rx_buff[ PROCESS_BUFFER_SIZE ] = { 0 };

    rx_size = uartmux2_generic_read( &uartmux2, rx_buff, PROCESS_BUFFER_SIZE );

    if ( rx_size > 0 ) {
        int32_t buf_cnt = 0;

        if ( app_buf_len + rx_size >= PROCESS_BUFFER_SIZE ) {
            uartmux2_clear_app_buf(  );
            return -2;
        } else {
            buf_cnt = app_buf_len;
            app_buf_len += rx_size;
        }

        for ( int32_t rx_cnt = 0; rx_cnt < rx_size; rx_cnt++ ) {
            if ( rx_buff[ rx_cnt ] != 0 ) {
                app_buf[ ( buf_cnt + rx_cnt ) ] = rx_buff[ rx_cnt ];
            } else {
                app_buf_len--;
            }

        }
        return 0;
    }
    return -1;
}

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

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资源

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