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30 分钟

使用LLC解决方案和PIC32MZ2048EFH100弥合I2C设备之间的电压差距

提升逻辑水平:精确的I2C信号转换!

LLC-I2C Click with Flip&Click PIC32MZ

已发布 6月 24, 2024

点击板

LLC-I2C Click

开发板

Flip&Click PIC32MZ

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

PIC32MZ2048EFH100

为您的项目提供在 I2C 设备之间无缝转换逻辑电平的能力,优化通信,减少兼容性问题,并简化具有不同电压阈值的组件的集成。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

LLC-I2C Click 不使用集成电路 (IC),如前所述。完全避免使用 IC 带来了一些好处:LLC 电路的整体成本大大降低,更稳健的 MOSFET 解决方案降低了故障率,断电时,低电压侧和高电压侧彼此隔离(通过非导电的 MOSFET)。这种电路有时称为电平转换电路,当 I2C 从设备(通常是传感器 IC)在 I2C 通信中使用不同的逻辑电压电平时,通常需要这种电路。电路转换是双向的,使其适用于 I2C 通信协议。I2C 协议由 NXP Semiconductors(前身为 Philips Semiconductors)于 1982 年首次引入。他们还发布了一份应用说明,详细解释了 LLC

 电路的操作。电路分为低侧和高侧部分,尽管电路是对称的,可用于双向。当没有通信时,MOSFET 的栅极和源极都被拉到其特定的参考电压水平。这将关闭两个 MOSFET,因为没有栅源电压差(例如,VG=VS=VSL)。由于 I2C 通过将其总线线断言为低电平逻辑来操作,当 MOSFET 一侧(例如高侧)的源极端子被驱动到低电平逻辑时,其 VGS 电位将上升,因为栅极电压是固定的。当 VGS 达到阈值电压(用于所用晶体管通常为 1.2V)时,MOSFET 将导通,通过另一侧(低侧)MOSFET 的体二极管导电,后者将变为直接偏置。该机制可用于在

所用 MOSFET 的整个工作范围内双向转换信号电平。高侧的参考电压可以通过标记为 VCC SEL 的 SMD 跳线选择。高侧的上拉电压可以从 mikroBUS™ 电源轨选择,因此可以是 3.3V 或 5V。对于低侧,可以将任意参考电压应用于 J1 接头的 VSL 引脚,尊重最大电压额定值。J1 是标准的 2.54mm 针脚接头。低侧 I2C 总线引脚也连接到 J1 接头,允许外部设备连接(使用标准导线跳线)。如前所述,低侧实际上可以使用比主设备更高的电压电平,但在大多数使用场景中,它将低于主设备,因此采用了这种术语。

LLC-I2C Click top side image
LLC-I2C Click bottom side image

功能概述

开发板

Flip&Click PIC32MZ 是一款紧凑型开发板,设计为一套完整的解决方案,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 PIC32MZ 微控制器,Microchip 的 PIC32MZ2048EFH100,四个 mikroBUS™ 插槽用于 Click 板™连接,两个 USB 连接器,LED 指示灯,按钮,调试器/程序员连接器,以及两个与 Arduino-UNO 引脚兼容的头部。得益于创

新的制造技术,它允许您快速构建具有独特功能和特性的小工具。Flip&Click PIC32MZ 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。此外,还可以选择 Flip&Click PIC32MZ 的编程方式,使用 chipKIT 引导程序(Arduino 风格的开发环境)或我们的 USB HID 引导程序,使用 mikroC、mikroBasic 和 mikroPascal for PIC32。该套件包括一个通过 USB 类型-C(USB-C)连接器的干净且调

节过的电源供应模块。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、用户可配置的按钮和 LED 指示灯。Flip&Click PIC32MZ 开发套件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。

Flip&Click PIC32MZ double image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

PIC32

MCU 内存 (KB)

2048

硅供应商

Microchip

引脚数

100

RAM (字节)

524288

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
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
NC
NC
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
RA2
SCL
I2C Data
RA3
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

LLC-I2C Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Flip&Click PIC32MZ front image hardware assembly

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

Flip&Click PIC32MZ front image hardware assembly
GNSS2 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
GNSS2 Click complete accessories setup image hardware assembly
Board mapper by product7 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

软件支持

库描述

该库包含 LLC-I2C Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • llci2c_generic_write - 此函数向所需寄存器写入数据

  • llci2c_generic_read - 此函数从所需寄存器读取数据

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 LlcI2c Click example
 * 
 * # Description
 * This Click can be utilized as the level converter for logic signals. The topology of this 
 * logic level conversion (LLC) circuit is perfectly suited for the bi-directional I2C communication.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initialization driver init
 * 
 * ## Application Task  
 * Reads the temperature from the Thermo 7 Click board and logs data to UART.
 * 
 * *note:* 
 * <pre>
 * Connection between Thermo 7 and I2C-LLC is made through I2C interface.
 * You can connect a Thermo 7 Click and I2C-LLC Click with the wires to make connection between Click boards.
 * We use the Thermo 7 Click to demonstrate the functions of the I2C-LLC Click.
 * </pre> 
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "llci2c.h"

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

static llci2c_t llci2c;
static log_t logger;

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    llci2c_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.

    llci2c_cfg_setup( &cfg );
    LLCI2C_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    llci2c_init( &llci2c, &cfg );
}

void application_task ( void )
{
    // Thermo 7 measurement Temperature
    uint8_t write_reg = 0x00;
    uint8_t read_reg[ 2 ] = { 0 };
    
    float temp_msb;
    uint8_t temp_lsb;

    llci2c_generic_read ( &llci2c, write_reg, read_reg, 2 );
    
    temp_msb = read_reg[ 0 ];
    temp_lsb = read_reg[ 1 ] & 0xF0;

    if ( temp_lsb & 0x80 ) temp_msb += 0.50;
    if ( temp_lsb & 0x40 ) temp_msb += 0.25;
    if ( temp_lsb & 0x20 ) temp_msb += 0.125;
    if ( temp_lsb & 0x10 ) temp_msb += 0.0625;

    log_info( &logger, " Ambient temperature : %.2f C", temp_msb );
    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

额外支持

资源

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