中级
30 分钟

使用 TLP2770 和 PIC32MZ1024EFH064 实现高压元件与低压设备之间的稳定连接。

光耦:光与数据的完美结合。

Opto 2 Click with PIC32MZ clicker

已发布 6月 24, 2024

点击板

Opto 2 Click

开发板

PIC32MZ clicker

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

PIC32MZ1024EFH064

保护敏感信号免受潜在的危害,如电气噪声或电压波动,确保它们完好无损地到达目的地并保持不变。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Opto 2 Click基于来自东芝半导体的四个TLP2770,20Mbps低功耗光耦合器。这些是快速光耦合器,其输出级受到电磁干扰的屏蔽,使它们能够在更高速度上工作,提供±20 kV/μs的共模瞬态抗扰度。内部LED元素在5V操作时以4mA驱动,或在3.3V操作时以2.6mA驱动。输入级也配备了(肖特基)二极管,防止LED元素的反向极化,从而避免了可能发生的永久损坏。光耦合器的工作原理非常简单:光发射元件 - 通常是LED,封装在芯片内部,与光敏元件一起,后者可以是光敏晶体管或光电二极管。LED和光敏元件之间进行电气隔离,使输入和输出电气网络完全独立。当LED偏置时,它会发出光,进而导致电流流过光敏元件。在

这些特殊的光耦合器中,输出级另外通过施密特触发器进行条件处理,它驱动输出晶体管形成一个坦途极输出级。拥有坦途极输出配置允许输出级同时汲取和源流。光耦合器的输入 - 内部光耦合器LED的阳极(标记为A)和阴极(标记为C),路由到螺钉端子,允许连接外部电气电路,用于触发隔离的MCU上的事件。每个光耦合器元件的阳极和阴极输入之间的电位应保持在3.3V和5V之间。光耦合器的输出路由到mikroBUS™上。mikroBUS™引脚INT、CS、RST和AN路由到光耦合器输出1、2、3和4上,分别标记为IN1、IN2、IN3和IN4。正如前面提到的,输出级通过施密特触发器电路进行条件处理,减少输入噪声敏感度和误触发。法拉第

屏蔽保护输出级免受电磁干扰,并提供±20 kV/μs的共模瞬态抗扰度。虽然这些mikroBUS™引脚标记为IN1到IN4,但它们实际上是光耦合器的输出,并且强烈建议将它们用作主机MCU上的输入引脚。Click板™配备有一个标记为LOGIC的SMD跳线,允许选择应用于光耦合器输出级的电压。该电压有效地确定了MCU引脚的逻辑电压级别。可以选择在3.3V和5V之间,从而使该Click板™可以与3.3V和5V的MCU进行接口。提供的库提供了简化和加速应用程序开发的函数。所包含的示例应用程序演示了它们的使用。该应用程序可用作自定义项目的参考。

Opto 2 Click top side image
Opto 2 Click bottom side image

功能概述

开发板

PIC32MZ Clicker 是一款紧凑型入门开发板,它将 Click 板™的灵活性带给您喜爱的微控制器,使其成为实现您想法的完美入门套件。它配备了一款板载 32 位带有浮点单元的 Microchip PIC32MZ 微控制器,一个 USB 连接器,LED 指示灯,按钮,一个 mikroProg 连接器,以及一个用于与外部电子设备接口的头部。得益于其紧凑的设计和清晰易识别的丝网标记,它提供了流畅且沉浸式的工作体验,允许在任

何情况下、任何地方都能访问。PIC32MZ Clicker 开 发套件的每个部分都包含了使同一板块运行最高效的必要组件。除了可以选择 PIC32MZ Clicker 的编程方式,使用 USB HID mikroBootloader 或通过外部 mikroProg 连接器为 PIC,dsPIC 或 PIC32 编程外,Clicker 板还包括一个干净且调节过的开发套件电源供应模块。USB Micro-B 连接可以提供多达 500mA 的电流,这足以操作所有板载和附加模块。所有 

mikroBUS™ 本身支持的通信方法都在这块板上,包 括已经建立良好的 mikroBUS™ 插槽、重置按钮以及若干按钮和 LED 指示灯。PIC32MZ Clicker 是 Mikroe 生态系统的一个组成部分,允许您在几分钟内创建新的应用程序。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,它涵盖了原型制作的许多方面。

PIC32MZ clicker double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

PIC32

MCU 内存 (KB)

1024

硅供应商

Microchip

引脚数

64

RAM (字节)

524288

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Optocoupler 4 Output
RE4
AN
Optocoupler 3 Output
RE5
RST
Optocoupler 2 Output
RG9
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
Optocoupler 1 Output
RB5
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Opto 2 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

PIC32MZ clicker front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以PIC32MZ clicker作为您的开发板开始。

PIC32MZ clicker front image hardware assembly
GNSS2 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
GNSS2 Click complete accessories setup image hardware assembly
Micro B Connector Clicker Access - upright/background hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
Necto image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Flip&Click PIC32MZ MCU step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image 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

这个库包含用于 Opto 2 Click 驱动程序的 API。

关键函数:

  • opto2_check_out1 - OUT1 检查函数

  • opto2_check_out2 - OUT2 检查函数

  • opto2_check_out3 - OUT3 检查函数

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 
 * \brief Opto 2 Click example
 * 
 * # Description
 * This application used to provide an optical isolation of sensitive microcontroller.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes device selects the outputs (OUT1 - OUT4) which state be checked.
 * 
 * ## Application Task  
 * Performs the check procedure for selected outputs and logs the states from that
  outputs on USB UART. Repeat the check procedure every 2 seconds.

 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "opto2.h"

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

static opto2_t opto2;
static log_t logger;

static uint8_t sel_output;

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

void opto2_set_logger ( uint8_t sel_out1, uint8_t sel_out2, uint8_t sel_out3, uint8_t sel_out4 )
{
    
    if ( sel_out1 > 1 )
    { 
        sel_out1 = 1;
    }
    if ( sel_out2 > 1 )
    {
        sel_out2 = 1;
    }
    if ( sel_out3 > 1 )
    {
        sel_out3 = 1;
    }
    if ( sel_out4 > 1 )
    {
        sel_out4 = 1;
    }

    sel_output = 0;
    sel_output |= sel_out1;
    sel_output |= sel_out2 << 1;
    sel_output |= sel_out3 << 2;
    sel_output |= sel_out4 << 3;
}

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    opto2_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 );

    opto2_cfg_setup( &cfg );
    OPTO2_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    opto2_init( &opto2, &cfg );

    log_info( &logger, "---- Application Init ----" );

    opto2_set_logger( 1, 1, 0, 0 );
    log_printf( &logger, "OPTO 2 is initialized \r\n" );
    log_printf( &logger, "" );
    Delay_ms( 200 );
}

void application_task ( void )
{
    uint8_t check_output;
    uint8_t cnt;
    uint8_t tmp;

    tmp = 1;

    for ( cnt = 0; cnt < 4; cnt++ )
    {
        switch ( sel_output & tmp )
        {
            case 0x01 :
            {
                check_output = opto2_check_out1( &opto2 );

                if ( check_output == 0 )
                {
                    log_printf( &logger, "OUT1 is low\r\n" );
                }
                else
                {
                    log_printf( &logger, "OUT1 is high\r\n" );
                }
                break;
            }
            case 0x02 :
            {
                check_output = opto2_check_out2( &opto2 );

                if ( check_output == 0 )
                {
                    log_printf( &logger, "OUT2 is low\r\n" );
                }
                else
                {
                    log_printf( &logger, "OUT2 is high\r\n" );
                }
                break;
            }
            case 0x04 :
            {
                check_output = opto2_check_out3( &opto2 );

                if ( check_output == 0 )
                {
                    log_printf( &logger, "OUT3 is low\r\n" );
                }
                else
                {
                    log_printf( &logger, "OUT3 is high\r\n" );
                }
                break;
            }
            case 0x08 :
            {
                check_output = opto2_check_out4( &opto2 );

                if ( check_output == 0 )
                {
                    log_printf( &logger, "OUT4 is low\r\n" );
                }
                else
                {
                    log_printf( &logger, "OUT4 is high\r\n" );
                }
                break;
            }
            default :
            {
                break;
            }
        }

        tmp <<= 1;
    }

    Delay_ms( 2000 );
}

void main ( void )
{
    application_init( );

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

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

额外支持

资源

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