使用PCA9615和ATmega644体验长距离无缝I2C通信

扩展，连接，繁荣：您的I2C总线扩展解决方案！

已发布 6月 24, 2024

点击板

I2C Extend 2 Click

开发板

EasyAVR v7

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega644

通过我们的总线扩展解决方案，轻松扩展您的 I2C 启用项目的可能性，该解决方案旨在简化远程传感器、显示器和控制设备的集成。

硬件概览

它是如何工作的？

I2C Extend 2 Click 基于 NXP Semiconductor 的 PCA9615，这是一款快速模式加 (FM+) I2C 总线缓冲器，可在电气噪声环境中扩展单端 I2C 总线。它由两个用于 SCL（串行时钟）和 SDA（串行数据）的单端到差分驱动通道组成。通过相同 I2C 总线缓冲器之间的差分传输线，当信号穿过不同的电压域（如高能量电源和电动机）时，可以消除电噪声和共模偏移。这些信号可以在较低时钟速度下达到 3 米或更长的距离，同时通过板载 RJ-45 连接器通过以太网电缆（双绞线传输线电缆）保持信号完整性。PCA9615 将默认的 I2C 信号转换为四个差分信号，两个用于 SCL，两个用于 SDA。信

号方向由 I2C 协议确定，这意味着它不需要方向信号，因为这些总线缓冲器会自动设置信号流方向。额外的电路使得 PCA9615 可以用于“热插拔”应用，其中系统始终开启，但需要插入或移除模块或卡而不干扰现有信号。由于 I2C 总线侧的电源电压可能与外部 I2C 总线侧不同，因此有两个电源引脚和公共地。第一个是通过 VCC SEL 跳线选择的标准 I2C 总线侧电源，另一个是通过 VDD SEL 跳线确定的电路主要电源。I2C Extend 2 Click 使用标准 I2C 接口与 MCU 通信，在标准模式下频率最高为 100kHz，在快速模式下频率最高为 400kHz，在快速模式加 (FM+) 下频率最高为 1MHz。用

户必须小心不要超载驱动器的电流额定值，标准和快速模式为 3mA，快速模式加 (FM+) 为 30mA。此外，该 Click 板™ 具有一个使能引脚，路由到 mikroBUS™ 插座的 CS 引脚，标记为 EN，用于关闭总线缓冲器，对于故障查找、上电排序或通过隔离不需要的部分重新配置总线系统非常有用。该 Click 板™ 可以在 3.3V 或 5V 逻辑电压水平下工作，通过 VCC SEL 跳线选择。这样，3.3V 和 5V 兼容的 MCU 都能正确使用通信线路。此外，该 Click 板™ 配备了包含易于使用的函数库和示例代码的库，可用作进一步开发的参考。

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。

微控制器概述

MCU卡片 / MCU

建筑

AVR

MCU 内存 (KB)

硅供应商

Microchip

引脚数

RAM (字节)

4096

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

RST

Enable

PA5

SCK

MISO

MOSI

Power Supply

3.3V

Ground

GND

PWM

INT

I2C Clock

PC0

SCL

I2C Data

PC1

SDA

Power Supply

Ground

GND

“仔细看看！”

Click board™ 原理图

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。

GNSS2 Click front image hardware assembly

GNSS2 Click complete accessories setup image hardware assembly

EasyAVR v7 Access DIP MB 1 - upright/background hardware assembly

NECTO Compiler Selection Step Image hardware assembly

NECTO Output Selection Step Image hardware assembly

Necto DIP image step 7 hardware assembly

EasyPIC PRO v7a Display Selection Necto Step 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 I2C Extend 2 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

i2cextend2_rmt_write - 远程模式下的通用数据写入功能
i2cextend2_rmt_read - 远程模式下的通用数据读取功能
i2cextend2_enable - 启用扩展功能

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 main.c
 * @brief I2CExtend2 Click example
 *
 * # Description
 * This is an example which demonstrates the use of I2C Extend 2 Click board.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initialization driver enables - I2C,
 * check communication with device 6DOF IMU 11 Click
 * connected to the I2C Extend 2 Click ( Remote Mode ),
 * set default configuration and start measurement.
 *
 * ## Application Task
 * In this example, we read Accel and Mag axis of the connected
 * 6DOF IMU 11 Click boards to the I2C Extend 2 Click ( Remote Mode )
 * which is connected by a LAN cable to I2C Extend 2 Click ( Local Mode ).
 * Results are being sent to the Usart Terminal where you can track their changes.
 * All data logs write on USB uart changes for every 2 sec.
 *
 * @author Stefan Ilic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "i2cextend2.h"

static i2cextend2_t i2cextend2;
static log_t logger;
int16_t axis;

void i2cextend2_6dofimu11_get_axis ( i2cextend2_t *ctx, uint8_t axis_out_reg ) 
{
    uint16_t rx_val = 0;

    rx_val = i2cextend2_rmt_read( ctx, axis_out_reg + 1 );
    rx_val <<= 8;
    rx_val |= i2cextend2_rmt_read( ctx, axis_out_reg );

    axis = ( int16_t ) rx_val;
}

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    i2cextend2_cfg_t i2cextend2_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.
    i2cextend2_cfg_setup( &i2cextend2_cfg );
    I2CEXTEND2_MAP_MIKROBUS( i2cextend2_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == i2cextend2_init( &i2cextend2, &i2cextend2_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );
        for ( ; ; );
    }

    i2cextend2_enable( &i2cextend2, I2CEXTEND2_EXTEND_ENABLE );

    if ( C6DOFIMU11_WHO_AM_I_WIA_ID == i2cextend2_rmt_read( &i2cextend2, C6DOFIMU11_REG_WHO_AM_I ) ) 
    {
        log_printf( &logger, "        SUCCESS         \r\n" );
        log_printf( &logger, "------------------------\r\n" );
    } 
    else 
    {
        log_printf( &logger, "         ERROR          \r\n" );
        log_printf( &logger, "    Reset the device    \r\n" );
        log_printf( &logger, "------------------------\r\n" );
        for ( ; ; );
    }
    i2cextend2_rmt_write ( &i2cextend2, C6DOFIMU11_REG_CNTL2, C6DOFIMU11_CNTL2_TEMP_EN_STANDBY_MODE |
                                                              C6DOFIMU11_CNTL2_MAG_EN_STANDBY_MODE |
                                                              C6DOFIMU11_CNTL2_ACCEL_EN_STANDBY_MODE );

    i2cextend2_rmt_write ( &i2cextend2, C6DOFIMU11_REG_INC3, C6DOFIMU11_INC3_IEL2_FIFO_TRIG |
                                                             C6DOFIMU11_INC3_IEL1_FIFO_TRIG );

    i2cextend2_rmt_write ( &i2cextend2, C6DOFIMU11_REG_CNTL2, C6DOFIMU11_CNTL2_GSEL_8G |
                                                              C6DOFIMU11_CNTL2_RES_MAX2 |
                                                              C6DOFIMU11_CNTL2_MAG_EN_OPERATING_MODE |
                                                              C6DOFIMU11_CNTL2_ACCEL_EN_OPERATING_MODE );
    Delay_ms ( 100 );
    log_info( &logger, " Application Task " );
    log_printf( &logger, "------------------------\r\n" );
}

void application_task ( void ) 
{
    log_printf( &logger, "\t   Accel   \t|\t    Mag    \r\n" );
    log_printf( &logger, "------------------------------------------------\r\n" );

    i2cextend2_6dofimu11_get_axis( &i2cextend2, C6DOFIMU11_REG_ACCEL_XOUT_L );
    log_printf( &logger, "\t Accel X: %d\t|", axis );
    i2cextend2_6dofimu11_get_axis( &i2cextend2, C6DOFIMU11_REG_MAG_XOUT_L );
    log_printf( &logger, "\t Mag X: %d\r\n", axis );

    i2cextend2_6dofimu11_get_axis( &i2cextend2, C6DOFIMU11_REG_ACCEL_YOUT_L );
    log_printf( &logger, "\t Accel Y: %d\t|", axis );
    i2cextend2_6dofimu11_get_axis( &i2cextend2, C6DOFIMU11_REG_MAG_YOUT_L );
    log_printf( &logger, "\t Mag Y: %d\r\n", axis );

    i2cextend2_6dofimu11_get_axis( &i2cextend2, C6DOFIMU11_REG_ACCEL_ZOUT_L );
    log_printf( &logger, "\t Accel Z: %d\t|", axis );
    i2cextend2_6dofimu11_get_axis( &i2cextend2, C6DOFIMU11_REG_MAG_ZOUT_L );
    log_printf( &logger, "\t Mag Z: %d\r\n", axis );

    log_printf( &logger, "------------------------------------------------\r\n" );
    Delay_ms ( 1000 );
}

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 main.c
 * @brief I2CExtend2 Click example
 *
 * # Description
 * This is an example which demonstrates the use of I2C Extend 2 Click board.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initialization driver enables - I2C,
 * check communication with device 6DOF IMU 11 Click
 * connected to the I2C Extend 2 Click ( Remote Mode ),
 * set default configuration and start measurement.
 *
 * ## Application Task
 * In this example, we read Accel and Mag axis of the connected
 * 6DOF IMU 11 Click boards to the I2C Extend 2 Click ( Remote Mode )
 * which is connected by a LAN cable to I2C Extend 2 Click ( Local Mode ).
 * Results are being sent to the Usart Terminal where you can track their changes.
 * All data logs write on USB uart changes for every 2 sec.
 *
 * @author Stefan Ilic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "i2cextend2.h"

static i2cextend2_t i2cextend2;
static log_t logger;
int16_t axis;

void i2cextend2_6dofimu11_get_axis ( i2cextend2_t *ctx, uint8_t axis_out_reg ) 
{
    uint16_t rx_val = 0;

    rx_val = i2cextend2_rmt_read( ctx, axis_out_reg + 1 );
    rx_val <<= 8;
    rx_val |= i2cextend2_rmt_read( ctx, axis_out_reg );

    axis = ( int16_t ) rx_val;
}

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    i2cextend2_cfg_t i2cextend2_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.
    i2cextend2_cfg_setup( &i2cextend2_cfg );
    I2CEXTEND2_MAP_MIKROBUS( i2cextend2_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == i2cextend2_init( &i2cextend2, &i2cextend2_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );
        for ( ; ; );
    }

    i2cextend2_enable( &i2cextend2, I2CEXTEND2_EXTEND_ENABLE );

    if ( C6DOFIMU11_WHO_AM_I_WIA_ID == i2cextend2_rmt_read( &i2cextend2, C6DOFIMU11_REG_WHO_AM_I ) ) 
    {
        log_printf( &logger, "        SUCCESS         \r\n" );
        log_printf( &logger, "------------------------\r\n" );
    } 
    else 
    {
        log_printf( &logger, "         ERROR          \r\n" );
        log_printf( &logger, "    Reset the device    \r\n" );
        log_printf( &logger, "------------------------\r\n" );
        for ( ; ; );
    }
    i2cextend2_rmt_write ( &i2cextend2, C6DOFIMU11_REG_CNTL2, C6DOFIMU11_CNTL2_TEMP_EN_STANDBY_MODE |
                                                              C6DOFIMU11_CNTL2_MAG_EN_STANDBY_MODE |
                                                              C6DOFIMU11_CNTL2_ACCEL_EN_STANDBY_MODE );

    i2cextend2_rmt_write ( &i2cextend2, C6DOFIMU11_REG_INC3, C6DOFIMU11_INC3_IEL2_FIFO_TRIG |
                                                             C6DOFIMU11_INC3_IEL1_FIFO_TRIG );

    i2cextend2_rmt_write ( &i2cextend2, C6DOFIMU11_REG_CNTL2, C6DOFIMU11_CNTL2_GSEL_8G |
                                                              C6DOFIMU11_CNTL2_RES_MAX2 |
                                                              C6DOFIMU11_CNTL2_MAG_EN_OPERATING_MODE |
                                                              C6DOFIMU11_CNTL2_ACCEL_EN_OPERATING_MODE );
    Delay_ms ( 100 );
    log_info( &logger, " Application Task " );
    log_printf( &logger, "------------------------\r\n" );
}

void application_task ( void ) 
{
    log_printf( &logger, "\t   Accel   \t|\t    Mag    \r\n" );
    log_printf( &logger, "------------------------------------------------\r\n" );

    i2cextend2_6dofimu11_get_axis( &i2cextend2, C6DOFIMU11_REG_ACCEL_XOUT_L );
    log_printf( &logger, "\t Accel X: %d\t|", axis );
    i2cextend2_6dofimu11_get_axis( &i2cextend2, C6DOFIMU11_REG_MAG_XOUT_L );
    log_printf( &logger, "\t Mag X: %d\r\n", axis );

    i2cextend2_6dofimu11_get_axis( &i2cextend2, C6DOFIMU11_REG_ACCEL_YOUT_L );
    log_printf( &logger, "\t Accel Y: %d\t|", axis );
    i2cextend2_6dofimu11_get_axis( &i2cextend2, C6DOFIMU11_REG_MAG_YOUT_L );
    log_printf( &logger, "\t Mag Y: %d\r\n", axis );

    i2cextend2_6dofimu11_get_axis( &i2cextend2, C6DOFIMU11_REG_ACCEL_ZOUT_L );
    log_printf( &logger, "\t Accel Z: %d\t|", axis );
    i2cextend2_6dofimu11_get_axis( &i2cextend2, C6DOFIMU11_REG_MAG_ZOUT_L );
    log_printf( &logger, "\t Mag Z: %d\r\n", axis );

    log_printf( &logger, "------------------------------------------------\r\n" );
    Delay_ms ( 1000 );
}

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