初学者
10 分钟

使用FT232RL和ATmega644实现数据转换和隔离,以增强安全性

弥合USB和UART之间的差距

USB UART 4 Click with EasyAVR v7

已发布 6月 25, 2024

点击板

USB UART 4 Click

开发板

EasyAVR v7

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega644

使用我们的隔离UART转换,将您的USB通信提升到全新的水平,保护您的设备免受电气干扰的影响。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

USB UART 4 Click基于FTDI的FT232RL,这是一款USB到UART接口IC。整个USB协议由IC本身处理,因此不需要进行USB特定的固件编程。FTDI为所有主要操作系统提供了免版税的虚拟串口(VCP)和直接(D2XX)驱动程序,可用于个人计算机上使用。FT232RL还包含一个集成的1024位内部EEPROM,用于存储USB VID、PID、序列号、产品描述字符串和CBUS I/O配置。波特率发生器从48MHz参考时钟提供16倍的时钟输入到UART控制器。它由一个14位预分频器和3个寄存器位组成,用于对波特率进行微调 - 用于除以一个数字加上一个分数。这确定了UART的波特率,可编程从183波特到3 Mbaud。还支持非标准波特率。波特率由FTDI驱动程序自动计算,因此只需将所需的波特率简单地转发给驱动程序,通常通过PC终端应用程序的GUI界面选择波特率即可。安装操作系统驱动程序后,设备即可准备好使用。插入后,它将创建一个虚拟COM端

口。之后,可以将其与包含在每个mikroE编译器中的USART终端应用程序一起使用。它可用于MCU和主机计算机之间的数据交换。该设备还具有可配置的CBUS引脚,可用于多种不同的有用功能,例如 - 用于驱动微控制器的可配置时钟输出、数据LED驱动、USB休眠、PWR状态等。默认情况下,CBUS3和CBUS4引脚被配置为电源使能和休眠选项,并分别路由到mikroBUS™的PWM和RST引脚。有关配置CBUS引脚的更多信息,请参阅FT232RL数据表。在USB挂起模式期间,CBUS3输出引脚(mikroBUS™的PWM引脚)将设置为低逻辑状态,可用于关闭外部电路或类似用途。设备被USB配置后,CBUS4输出引脚(mikroBUS™的RST引脚)将在USB挂起模式期间设置为低逻辑状态。这也可以用于关闭/节能,通过关闭不需要的外部电路。此设备还支持两个附加信号 - RTS(请求发送)和CTS(清除发送),在需要硬件流控时可使用。

USB UART click还具有一个小型低噪声LDO,用于提供逻辑电压电平参考。 LDO的输入电压来自USB或mikroBUS™的5V电源。从LDO输出的3.3V电源通过SMD跳线引出。它允许选择FT232RL逻辑部分的参考电压,从而使USB UART click能够接口到3.3V和5V的MCU。UART通信由两个LED指示,红色表示TX(在UART到USB方向发送数据),黄色表示RX(在USB到UART方向接收数据)。这些LED用于提供可视指示,以指示是否有任何数据传输正在进行。值得一提的一个特点是此Click board™的特殊形状 - 它被设计成可直接插入USB Type A端口。它没有传统的USB连接器,而是PCB被设计成可以将USB追踪线连接到USB端口。由于FT232RL支持独特的序列号功能,因此这使其非常适用于开发各种数据保护设备和硬件锁。但是,它也可以以传统方式使用。

USB UART 4 Click hardware overview image

功能概述

开发板

EasyAVR v7 是第七代AVR开发板,专为快速开发嵌入式应用的需求而设计。它支持广泛的16位AVR微控制器,来自Microchip,并具有一系列独特功能,如强大的板载mikroProg程序员和通过USB的在线电路调试器。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。EasyAVR v7 通过每个端口的四种不同连接器,比以往更高效地连接附件板、传感器和自定义电子产品。EasyAVR v7 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。一个集成的mikroProg,一个快速的USB 2.0程序员,带有mikroICD硬件在线电路调试器,提供许多有价值的编 程/调试选项和与Mikroe软件环境的无缝集成。除此之外,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,包括外部12V电源供应,7-12V交流或9-15V直流通过DC连接器/螺丝端子,以及通过USB Type-B(USB-B)连接器的电源。通信选项如USB-UART和RS-232也包括在内,与

广受好评的mikroBUS™标准、三种显示选项(7段、图形和基于字符的LCD)和几种不同的DIP插座一起,覆盖了广泛的16位AVR MCU。EasyAVR v7 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。

EasyAVR v7 horizontal image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

ATmega644

建筑

AVR

MCU 内存 (KB)

64

硅供应商

Microchip

引脚数

40

RAM (字节)

4096

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
Sleep / CBUS4
PA6
RST
UART CTS
PA5
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Power Enable / CBUS3
PD4
PWM
UART RTS
PD2
INT
UART TX
PD1
TX
UART RX
PD0
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

USB UART 4 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

EasyAVR v7 front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以EasyAVR v7作为您的开发板开始。

EasyAVR v7 front image hardware assembly
GNSS2 Click front image hardware assembly
MCU DIP 40 hardware assembly
GNSS2 Click complete accessories setup image hardware assembly
EasyAVR v7 Access DIP 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 DIP image step 7 hardware assembly
EasyPIC PRO v7a Display Selection Necto Step 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USB UART 4 Click驱动程序的API。

关键函数:

  • usbuart4_pwr_ctrl - 此函数设置点击板的开关状态。

  • usbuart4_set_cts - 此函数设置CTS引脚。

  • usbuart4_send_command - 此函数用于发送命令。

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 USB UART 4 Click Example.
 *
 *# Description
 * This example reads and processes data from USB UART 4 clicks.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes driver and power module.
 * 
 * ## Application Task  
 * Reads data and echos it back to device and logs it to board.
 *
 * @author Stefan Ilic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "usbuart4.h"
#include "string.h"

#define PROCESS_BUFFER_SIZE 500

static usbuart4_t usbuart4;
static log_t logger;

static char app_buf[ PROCESS_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
static int32_t app_buf_len = 0;

void application_init ( void ) {
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    usbuart4_cfg_t usbuart4_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 " );
    Delay_ms( 100 );

    // Click initialization.

    usbuart4_cfg_setup( &usbuart4_cfg );
    USBUART4_MAP_MIKROBUS( usbuart4_cfg, MIKROBUS_1 );
    
    err_t init_flag  = usbuart4_init( &usbuart4, &usbuart4_cfg );
    if ( UART_ERROR == init_flag ) {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }

    app_buf_len = 0;
    
    usbuart4_pwr_ctrl( &usbuart4, USBUART4_POWER_ON );
    usbuart4_set_cts( &usbuart4, USBUART4_CTS_NO_ACTIVE );
    usbuart4_set_mode( &usbuart4, USBUART4_MODE_NORMAL );
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) {
    app_buf_len = usbuart4_generic_read( &usbuart4, app_buf, PROCESS_BUFFER_SIZE );
    
    if ( app_buf_len > 0 ) {
        log_printf( &logger, "%s", app_buf );
        memset( app_buf, 0, PROCESS_BUFFER_SIZE );
    }
}

void main ( void ) {
    application_init( );

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

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

额外支持

资源

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