中级
30 分钟

使用TCAL6416和MK64FN1M0VDC12发现简化的I/O扩展和数据管理

I/O释放:轻松扩展,无限能量!

Expand 15 Click with Clicker 2 for Kinetis

已发布 6月 27, 2024

点击板

Expand 15 Click

开发板

Clicker 2 for Kinetis

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

MK64FN1M0VDC12

使用我们的多端口I/O扩展器优化您的控制系统和智能解决方案的效率,实现精确的输入和输出管理,以进行数据调节和节能。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Expand 15 Click基于TCAL6416,这是德州仪器的一款通用I/O扩展器。TCAL6416采用一个P端口配置,通过标准I2C串行接口轻松添加I/O。其数字核心包括8位数据寄存器,允许用户配置I/O端口特性。I/O在上电或复位后配置为输入。然而,主控制器可以通过写入配置寄存器将I/O配置为输入或输出。每个输入或输出的数据保存在相应的输入端口或输出端口寄存器中,可以通过极性反转寄存器反转输入端口的极性。配置为输出的P端口通道可以吸收高达25mA的电流以直接驱动LED,但必须通过附加电阻限制电流。

此外,TCAL6416具有专门针对增强I/O端口的Agile I/O功能,包括可编程输出驱动强度、可编程上拉和下拉电阻、可锁存输入、可屏蔽中断、中断状态寄存器以及可编程开漏或推挽输出。这些配置寄存器通过增加灵活性来改进I/O,使用户能够优化其设计以减少功耗、提高速度和降低EMI。该Click板™通过标准I2C 2线接口与MCU通信,以读取数据和配置设置,最高频率为1MHz。此外,TCAL6416允许使用标记为ADDR SEL的SMD跳线选择其I2C从设备地址的最低有效位(LSB)。它还具有一个通用复位信

号,连接到mikroBUS™插座的RST引脚,以复位TCAL6416,并且在输入端口状态变化时,连接到mikroBUS™插座的INT引脚的附加中断信号。此Click板™只能在3.3V逻辑电压水平下运行。此外,通过标记为VCCP SEL的跳线,可以选择TCAL6416的电源,以使用1.08V到3.6V的外部电源(V引脚)或3V3 mikroBUS™电源轨。使用不同逻辑电平的MCU之前,必须进行适当的逻辑电压电平转换。此外,该Click板™配备了包含易于使用功能和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

Expand 15 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Clicker 2 for Kinetis 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 ARM Cortex-M4F 微控制器,NXP 半导体公司的 MK64FN1M0VDC12,两个 mikroBUS™ 插槽用于 Click 板™连接,一个 USB 连接器,LED 指示灯,按钮,一个 JTAG 程序员连接器以及两个 26 针头用于与外部电子设备的接口。其紧凑的设计和清晰、易识别的丝网标记让您能够迅速构建具有独特功能和特性

的小工具。Clicker 2 for Kinetis 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 Clicker 2 for Kinetis 的编程方式,使用 USB HID mikroBootloader 或外部 mikroProg 连接器进行 Kinetis 编程外,Clicker 2 板还包括一个干净且调节过的开发套件电源供应模块。它提供了两种供电方式;通过 USB Micro-B 电缆,其中板载电压调节器为板上每个组件提供适当的电压水平,或使用锂聚合物 电池通过板载电池连接器供电。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、重置按钮和几个用户可配置的按钮及 LED 指示灯。Clicker 2 for Kinetis 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。

Clicker 2 for Kinetis dimensions image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

1024

硅供应商

NXP

引脚数

121

RAM (字节)

262144

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
Reset
PB11
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
PB13
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PD8
SCL
I2C Data
PD9
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Expand 15 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Clicker 2 for PIC32MZ front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Clicker 2 for Kinetis作为您的开发板开始。

Clicker 2 for PIC32MZ 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 2 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

该库包含 Expand 15 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • expand15_hw_reset - Expand 15硬件复位功能

  • expand15_get_in_pin_state - Expand 15获取输入引脚状态功能

  • expand15_set_out_pin_state - Expand 15设置输出引脚状态功能

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 Expand 15 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of Expand 15 click board by setting and reading 
 * the ports state.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and performs the click default configuration which sets 
 * half of the port 0 and port 1 pins as output ( P00, P02, P04, P06, P10, P12, P14 and P16) and the 
 * half of the port 0 and port 1 pins as inputs ( P01, P03, P05, P07, P11, P13, P15 and P17).
 *
 * ## Application Task
 * Sets the state of the output pins of one port and then reads the status of input pins of that port
 * and displays the results on the USB UART approximately 2 seconds.
 *
 * @note
 * In order for this example to work as intended it is necessary to connect the input and output pins 
 * eg. P00 and P01, P02 and P03 etc. Floating input pins will be shown as a high state.
 *
 * @author Stefan Ilic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "expand15.h"

static expand15_t expand15;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    expand15_cfg_t expand15_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.
    expand15_cfg_setup( &expand15_cfg );
    EXPAND15_MAP_MIKROBUS( expand15_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == expand15_init( &expand15, &expand15_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( EXPAND15_ERROR == expand15_default_cfg ( &expand15 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
    log_printf( &logger, "- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - \r\n" );
    
}

void application_task ( void ) 
{
    uint8_t output_pin_state;
    uint8_t input_pin_state;
    
    // Setting port0 output pin ( P00, P02, P04 and P06 ) to high
    output_pin_state = EXPAND15_PIN_00_MASK | EXPAND15_PIN_02_MASK | EXPAND15_PIN_04_MASK | EXPAND15_PIN_06_MASK;
    expand15_set_out_pin_state( &expand15, EXPAND15_PORT_0, output_pin_state );
    Delay_ms( 10 );
    
    // Checking state of the input pins on port0
    expand15_get_in_pin_state( &expand15, EXPAND15_PORT_0, &input_pin_state );
    log_printf( &logger, "OUTPUT PINS HIGH \r\n" );
    log_printf( &logger, "INPUT PINS |" );
    log_printf( &logger, " P01 : %c |", ( ( input_pin_state & EXPAND15_PIN_01_MASK ) ? 'H' : 'L' ) );
    log_printf( &logger, " P03 : %c |", ( ( input_pin_state & EXPAND15_PIN_03_MASK ) ? 'H' : 'L' ) );
    log_printf( &logger, " P05 : %c |", ( ( input_pin_state & EXPAND15_PIN_05_MASK ) ? 'H' : 'L' ) );
    log_printf( &logger, " P07 : %c \r\n", ( ( input_pin_state & EXPAND15_PIN_07_MASK ) ? 'H' : 'L' ) );
    Delay_ms( 500 );
    
    // Setting port0 output pin ( P00, P02, P04 and P06 ) to low
    output_pin_state = EXPAND15_ALL_PINS_OFF;
    expand15_set_out_pin_state( &expand15, EXPAND15_PORT_0, output_pin_state );
    Delay_ms( 10 );
    
    // Checking state of the input pins on port0
    expand15_get_in_pin_state( &expand15, EXPAND15_PORT_0, &input_pin_state );
    log_printf( &logger, "OUTPUT PINS LOW \r\n" );
    log_printf( &logger, "INPUT PINS |" );
    log_printf( &logger, " P01 : %c |", ( ( input_pin_state & EXPAND15_PIN_01_MASK ) ? 'H' : 'L' ) );
    log_printf( &logger, " P03 : %c |", ( ( input_pin_state & EXPAND15_PIN_03_MASK ) ? 'H' : 'L' ) );
    log_printf( &logger, " P05 : %c |", ( ( input_pin_state & EXPAND15_PIN_05_MASK ) ? 'H' : 'L' ) );
    log_printf( &logger, " P07 : %c \r\n", ( ( input_pin_state & EXPAND15_PIN_07_MASK ) ? 'H' : 'L' ) );
    log_printf( &logger, "- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - \r\n" );
    Delay_ms( 2000 );
    
    // Setting port1 output pin ( P10, P12, P14 and P01 ) to high
    output_pin_state = EXPAND15_PIN_10_MASK | EXPAND15_PIN_12_MASK | EXPAND15_PIN_14_MASK | EXPAND15_PIN_16_MASK;
    expand15_set_out_pin_state( &expand15, EXPAND15_PORT_1, output_pin_state );
    Delay_ms( 10 );
    
    // Checking state of the input pins on port1
    expand15_get_in_pin_state( &expand15, EXPAND15_PORT_1, &input_pin_state );
    log_printf( &logger, "OUTPUT PINS HIGH \r\n" );
    log_printf( &logger, "INPUT PINS |" );
    log_printf( &logger, " P11 : %c |", ( ( input_pin_state & EXPAND15_PIN_11_MASK ) ? 'H' : 'L' ) );
    log_printf( &logger, " P13 : %c |", ( ( input_pin_state & EXPAND15_PIN_13_MASK ) ? 'H' : 'L' ) );
    log_printf( &logger, " P15 : %c |", ( ( input_pin_state & EXPAND15_PIN_15_MASK ) ? 'H' : 'L' ) );
    log_printf( &logger, " P17 : %c \r\n", ( ( input_pin_state & EXPAND15_PIN_17_MASK ) ? 'H' : 'L' ) );
    Delay_ms( 500 );
    
    // Setting port1 output pin ( P10, P12, P14 and P16 ) to low
    output_pin_state = EXPAND15_ALL_PINS_OFF;
    expand15_set_out_pin_state( &expand15, EXPAND15_PORT_1, output_pin_state );
    Delay_ms( 10 );
    
    // Checking state of the input pins on port1
    expand15_get_in_pin_state( &expand15, EXPAND15_PORT_1, &input_pin_state );
    log_printf( &logger, "OUTPUT PINS LOW \r\n" );
    log_printf( &logger, "INPUT PINS |" );
    log_printf( &logger, " P11 : %c |", ( ( input_pin_state & EXPAND15_PIN_11_MASK ) ? 'H' : 'L' ) );
    log_printf( &logger, " P13 : %c |", ( ( input_pin_state & EXPAND15_PIN_13_MASK ) ? 'H' : 'L' ) );
    log_printf( &logger, " P15 : %c |", ( ( input_pin_state & EXPAND15_PIN_15_MASK ) ? 'H' : 'L' ) );
    log_printf( &logger, " P17 : %c \r\n", ( ( input_pin_state & EXPAND15_PIN_17_MASK ) ? 'H' : 'L' ) );
    log_printf( &logger, "- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - \r\n" );
    Delay_ms( 2000 );
}

void main ( void ) 
{
    application_init( );

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

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

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资源

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