通过使用TLP241A和TM4C129ENCZAD实现强大的电气隔离，提高系统可靠性
提升信号完整性：OptoLink隔离效果最佳！
已发布 6月 24, 2024
点击板
Opto 3 Click
开发板
Fusion for Tiva v8
编译器
NECTO Studio
微控制器单元
TM4C129ENCZAD
提供完全的电气隔离，确保您的敏感信号不受外部干扰的影响。
A
A
硬件概览
它是如何工作的？
Opto 3 Click基于Toshiba Semiconductor的两对常开高质量固态继电器TLP241A。TLP241A是一种光隔离固态继电器（SSR），具有集成的IR LED和两个输出MOSFET。输出级与输入级没有任何电气接触，通过集成的IR LED产生的红外光激活。这实现了输入级和输出级之间的增强电隔离。输出级在关闭时可承受高达40V的电压。当激活时，由于集成的MOSFET的非常低的RDSON，它可以传导高达2A的电流。TLP241A能够有效替代传统使用的机械继电器，带来了全套继承的优点：由于没有运动部件，循环次数几乎无限制；输出触点上没有抖动效应；对机械冲击和环境影响有高抵抗力；激活所需的电流低；由于触点上不会积聚碳和锈蚀，电阻恒定；操作时不会产生火花或电弧；尺寸紧凑；隔离电压更高，等等。然而，与为低电流和电压设计的光耦合器（类似设备）不同，SSR并非设计用于作为信号线隔离器。SSR通常具有较慢的信号
传播时间。但它可以用于使用较低数据速率的各种通信协议，包括UART/RS232、1-Wire等。其中一对SSR由主控MCU驱动。这对SSR可以用于激活外部电路，充分利用TLP241A SSR的潜力。一个或两个SSR可以用作继电器，允许主控MCU控制较重的负载，如直流电机、一些在较高电位上操作的其他电路、LED灯带、LED阵列等。mikroBUS™引脚AN或RST上分别标记为OU1和OU2的高电平逻辑将激活集成的IR LED。它将打开SSR中的MOSFET，允许电流通过外部电路流动。两个红色LED，分别标记为OUT1和OUT 2，连接到每个MCU输出引脚。这些LED提供关于SSR状态的视觉反馈：如果亮起，则相应的SSR处于导通状态。SSR输出被路由到标记为OUT1和OUT2的两个螺钉端子，允许安全地连接外部电路。另一对SSR用于为外部信号提供光隔离，从而保护敏感的MCU引脚。在SSR未激活时，mikroBUS™的PWM和INT引脚分别标
记为IN1和IN2，由电阻拉至高电平逻辑。输入端的信号将激活相应的SSR，将IN1（IN2）引脚拉至低电平逻辑。由于电气隔离，输入端的信号可以与主控MCU处于不同的电位，防止两个GND之间的任何杂散电流流动。这也将保护主控MCU免受可能发生的静电放电（ESD）的影响。正确连接输入信号很重要。因此，两个输入端子明确标有+和-符号。串联的肖特基二极管为输入IR LED提供一些保护，但应注意不要超过TLP241A数据表中的规格。输入侧SSR上的上拉电阻连接到mikroBUS™的电源，在SSR未激活时提供高电平逻辑。在这种情况下，电源电压直接决定了施加到IN1和IN2引脚的电压水平。因此，Click板™上提供了一个标记为VCC SEL的SMD跳线，允许用户根据所使用的MCU及其能力在3.3V和5V之间选择逻辑电压水平。
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。
微控制器概述
MCU卡片 / MCU
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
“仔细看看！”
Click board™ 原理图
一步一步来
项目组装
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
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
该库包含用于Opto 3 Click驱动程序的API。
关键功能:
opto3_get_in1- 获取输入1引脚状态的功能opto3_get_in2- 获取输入2引脚状态的功能opto3_set_out1- 设置输出1引脚状态的功能
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 Opto 3 Click example
*
* # Description
* Opto 3 click to be used in applications that require reinforced galvanic
* isolation for both their input and output stages.
*
* The demo application is composed of two sections :
*
* ## Application Init
* Initializes GPIO interface.
*
* ## Application Task
* Reads the input pins state and sets their respective output pins to the same logic state.
* The output pins state will be displayed on the USB UART where you can track their changes.
*
* \author MikroE Team
*
*/
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES
#include "board.h"
#include "log.h"
#include "opto3.h"
// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES
static opto3_t opto3;
static log_t logger;
// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS
void application_init ( void )
{
log_cfg_t log_cfg;
opto3_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.
opto3_cfg_setup( &cfg );
OPTO3_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
opto3_init( &opto3, &cfg );
log_info( &logger, " Application Task " );
}
void application_task ( void )
{
static uint8_t out1_state = 0;
static uint8_t out2_state = 0;
uint8_t in1_state = 0;
uint8_t in2_state = 0;
in1_state = opto3_get_in1( &opto3 );
in2_state = opto3_get_in2( &opto3 );
if ( in1_state != out1_state )
{
out1_state = in1_state;
opto3_set_out1( &opto3, out1_state );
log_printf( &logger, " OUT1 state: %u\r\n", ( uint16_t ) out1_state );
}
if ( in2_state != out2_state )
{
out2_state = in2_state;
opto3_set_out2( &opto3, out2_state );
log_printf( &logger, " OUT2 state: %u\r\n", ( uint16_t ) out2_state );
}
}
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
/*!
* \file
* \brief Opto 3 Click example
*
* # Description
* Opto 3 click to be used in applications that require reinforced galvanic
* isolation for both their input and output stages.
*
* The demo application is composed of two sections :
*
* ## Application Init
* Initializes GPIO interface.
*
* ## Application Task
* Reads the input pins state and sets their respective output pins to the same logic state.
* The output pins state will be displayed on the USB UART where you can track their changes.
*
* \author MikroE Team
*
*/
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES
#include "board.h"
#include "log.h"
#include "opto3.h"
// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES
static opto3_t opto3;
static log_t logger;
// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS
void application_init ( void )
{
log_cfg_t log_cfg;
opto3_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.
opto3_cfg_setup( &cfg );
OPTO3_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
opto3_init( &opto3, &cfg );
log_info( &logger, " Application Task " );
}
void application_task ( void )
{
static uint8_t out1_state = 0;
static uint8_t out2_state = 0;
uint8_t in1_state = 0;
uint8_t in2_state = 0;
in1_state = opto3_get_in1( &opto3 );
in2_state = opto3_get_in2( &opto3 );
if ( in1_state != out1_state )
{
out1_state = in1_state;
opto3_set_out1( &opto3, out1_state );
log_printf( &logger, " OUT1 state: %u\r\n", ( uint16_t ) out1_state );
}
if ( in2_state != out2_state )
{
out2_state = in2_state;
opto3_set_out2( &opto3, out2_state );
log_printf( &logger, " OUT2 state: %u\r\n", ( uint16_t ) out2_state );
}
}
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
