初学者
10 分钟

使用MCP23017和TM4C1299NCZAD简化复杂的布线配置

扩大你的触及范围,扩展你的能力

Expand 2 Click with Fusion for Tiva v8

已发布 6月 26, 2024

点击板

Expand 2 Click

开发板

Fusion for Tiva v8

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

TM4C1299NCZAD

扩展、连接、征服——使用我们具有变革性的通用 I/O 扩展器。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Expand 2 Click 基于 Microchip 的 MCP23017,这是一款用于 I2C 总线的 16 位通用并行 I/O 扩展器。MCP23017 包括多个 8 位配置寄存器,用于输入、输出和极性选择。主控 MCU 可以通过写入 I/O 配置位来启用 I/O 作为输入或输出,每个输入或输出的数据保留在相应的输入或输出寄存器中。当需要额外的 I/O 而又希望保持最少的互连时,这种端口扩展器代表了一个简单的解决方案。此 Click board™ 通过标准的 I2C 两线接口与 MCU 通信,最大时钟频率为 

1.7MHz。MCP23017 的 I2C 地址为 7 位,前四个  MSB 固定为 0100。地址引脚 A0、A1 和 A2 由用户编程,决定从地址的最后三个 LSB 的值,可以通过将板载标有 ADDR SEL 的 SMD 跳线定位到标记为 1 或 0 的适当位置来选择。这样,MCP23017 通过将 SMD 跳线定位到适当位置,提供了 64 个可能的不同 I2C 地址的机会。此外,它还具有中断功能,通过 mikroBUS™ 插座的 INT 引脚路由,指示给主控制器一个输入状态已经改变。MCP23017 上的两个中断引

脚可以与各自的端口关联,或逻辑 OR 起来,这样如 果任一端口导致中断,两个引脚都会激活。可以通过将板载标有 INT SEL 的 SMD 跳线定位到适当位置来选择所需的中断。这款 Click board™ 可以通过 PWR SEL 跳线选择使用 3.3V 或 5V 的逻辑电压级别运行,从而允许 3.3V 和 5V 能力的 MCU 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,可用作进一步开发的参考。

Expand 2 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

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
Reset
PB6
RST
NC
NC
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
Interrupt
PB4
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PB2
SCL
I2C Data
PB3
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Expand 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

此库包含 Expand 2 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • expand2_set_bit_port_a - 此功能将位设置到 MCP23017 芯片的 PORTA 的 8 位寄存器地址。

  • expand2_toggle_bit_port_a - 此功能切换 MCP23017 芯片的 PORTA 的 8 位寄存器地址中的位。

  • expand2_clear_bit_port_a - 此功能清除 MCP23017 芯片的 PORTA 的 8 位寄存器地址中的位。

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 Expand2 Click example
 * 
 * # Description
 * This application demonstrates the use of the Expand 2 click board.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes the driver and logger, and then sets the click 
 * default configuration: PORTA as output, PORTB as input with pull-ups on all pins.
 * 
 * ## Application Task  
 * Sets other pin of PORTA every 3 seconds, then reads and displays the status of 
 * both ports on USB UART.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "expand2.h"

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

static expand2_t expand2;
static log_t logger;

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    expand2_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.

    expand2_cfg_setup( &cfg );
    EXPAND2_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    expand2_init( &expand2, &cfg );

    expand2_default_cfg ( &expand2 );

    log_printf( &logger, "----------------\r\n" );
    log_printf( &logger, " Expand 2 Click \r\n" );
    log_printf( &logger, "----------------\r\n" );

    Delay_ms( 100 );
}

void application_task ( void )
{
    //  Task implementation.

    uint8_t port_status;
    uint8_t pin_position;

    for ( pin_position = 0; pin_position < 8; pin_position++ )
    {
        expand2_set_port_a( &expand2, EXPAND2_I2C_MODULE_ADDRESS_0, pin_position );
        
        port_status = expand2_read_port_a( &expand2, EXPAND2_I2C_MODULE_ADDRESS_0 );

        log_printf( &logger, " Status PA (output): %d\r\n", (uint16_t) port_status );
        
        port_status = expand2_read_port_b( &expand2, EXPAND2_I2C_MODULE_ADDRESS_0 );

        log_printf( &logger, " Status PB (input) : %d  \r\n", (uint16_t) port_status );
        log_printf( &logger, "----------------\r\n" );
        
        Delay_ms( 3000 );
    }
}

void main ( void )
{
    application_init( );

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


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

额外支持

资源

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