初学者
10 分钟

使用MAX14906和PIC32MZ2048EFH100为各种工业应用实现灵活的工业数字输入和输出控制

符合IEC 61131-2标准的四通道工业数字输出/输入解决方案

DIGI I/O Click with Flip&Click PIC32MZ

已发布 11月 11, 2024

点击板

DIGI I/O Click

开发板

Flip&Click PIC32MZ

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

PIC32MZ2048EFH100

通过配置通道和内置诊断功能,实现工业数字输入和输出的灵活控制,非常适用于自动化、马达控制和可编程逻辑控制器 (PLC) 系统

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

DIGI I/O Click基于Analog Devices的MAX14906,这是一款四通道工业数字输入/输出IC,符合IEC 61131-2标准。该IC允许其四个通道独立配置,非常适合需要高速数字I/O灵活性的应用。每个通道都可以作为高端开关、推挽驱动器或符合1类、2类或3类标准的数字输入器件工作。该Click板™在适应性数字I/O功能至关重要的环境中表现出色,提供了复杂工业自动化和控制系统所需的强大且可靠的性能。在输出模式下,MAX14906提供了卓越的控制,其高端开关电流限制可调节在130mA到1.2A之间,并且具有高达两倍负载电流的浪涌电流能力,确保在苛刻的环境中可靠运行。该器件还具有仅为120mΩ的导通电阻(25°C),使其能够以最小的功率损耗实现高效运行。此外,推挽驱动器配置能够通过电缆高速传输信号,确保快速放电负载电容,提高响应速度。作为数字输入器件,MAX14906支持各种配置下的精确电流吸收,1类和3类输入电流为2.3mA,2类输入电流为7mA。其多样性使DIGI I/O Click非常适合工业数字输入和输出模块、电机控制系统、可编程逻辑控制器(PLC)和分布式控制系统(DCS)。顶部的四个DO/I通道(1-4端子)可通过将SetOUT寄存器中的相应SetDi_位设置

为0,单独配置为数字输出操作。默认情况下,所有四个通道都初始化为输出。将EN引脚设置为高电平可以激活1-4通道的输出,而设置为低电平则会禁用或三态所有输出。ConfigDO寄存器中的两个DoMode位控制每个通道的输出模式,允许在高端或推挽配置之间进行选择。ConfigDI寄存器中的Typ2Di位管理输入配置模式,在1类和3类输入与2类输入之间切换。用户可以通过SPI接口控制或读取I/O电平,也可以直接管理四个双向逻辑引脚(D1至D4)。此Click板™设计用于24V操作,通过标记为V24的端子供电。默认情况下,所有通道(1-4)都使用24V供电;然而,每个通道都可以通过连接替代电压到V1-V4端子单独供电。要启用此功能,用户必须首先切断板背面的电路痕迹,以禁用默认的供电配置。此外,板上还包括一个VOK绿色LED,指示有效的外部电源。该板通过最大频率为10MHz的SPI接口与主MCU通信。SPI接口包括一个内置的芯片地址解码器,能够使用共享的SPI总线和公共芯片选择(CS)线与多个基于MAX14906的板通信。为支持这一点,板上提供了可配置的SPI地址,可通过ADDR SEL跳线设置,使多个基于MAX14906的板在一起使用时可以进行访问。SPI接口

为每个通道提供全局和每通道的配置和诊断功能,包括电源过压和欠压检测、断线或开路检测、热过载保护和电流限制报告。除了接口引脚外,板上还使用了多个其他控制引脚以确保正常运行。SYN引脚作为同步控制引脚,当SYN上升沿时,配置为数字输出的端子会同步更新,且当SYN保持低电平时,端子1-4的输出状态保持不变。RDY引脚在内部逻辑电源高于欠压锁定(UVLO)阈值时为被动低电平,表示寄存器具有足够的电源电压。如果内部寄存器电源下降到UVLO阈值以下,寄存器内容将丢失,RDY引脚会变为高电平。此外,当任一通道检测到诊断故障时,FLT引脚会被拉低。该板还通过FUNC SEL跳线提供了额外功能控制。上方的C跳线作为CRC启用跳线,激活SPI接口上的CRC。R跳线允许使用外部5V稳压器。当R跳线设置为ON时,内部LDO稳压器将被禁用,5V必须通过V5头供电。如果R跳线处于OFF位置,内部LDO保持活动,V5头将作为5V供电输出。此Click板™可通过VCC SEL跳线选择在3.3V或5V逻辑电压水平下运行。这样,3.3V和5V的MCU都可以正确使用通信线路。此外,此Click板™配备了一个包含易于使用的函数和示例代码的库,供进一步开发参考。

DIGI I/O Click hardware overview 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

你完善了我!

配件

Wire Jumpers Male to Male (15 cm length, 10pcs) 是一组高质量的跳线,专为便捷的原型设计和测试而设计。每根线长 15 厘米,两端配有公连接器,方便在面包板或其他电子项目中连接组件。该套装包括十根不同颜色的跳线,便于电路中的清晰标识和组织。这些跳线非常适合 DIY 项目、设置以及其他需要快速、可靠连接的电子应用。

DIGI I/O Click accessories 2 image

Wire Jumpers Male to Female (15 cm length, 10pcs) 是一套高质量的跳线,专为简化原型设计和测试而设计。每根跳线长15厘米,一端为公头连接器,另一端为母头连接器,方便在面包板或其他电子项目中轻松连接组件。该套装包含十根不同颜色的跳线,便于电路中的清晰识别和组织。这些跳线非常适合DIY项目、设置和其他电子应用,在需要快速、可靠连接的场合下提供了理想的解决方案。

DIGI I/O Click accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Data Ready Indicator
RB11
AN
Output Enable / ID SEL
RE2
RST
SPI Select / ID COMM
RA0
CS
SPI Clock
RG6
SCK
SPI Data OUT
RC4
MISO
SPI Data IN
RB5
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Synchronization Control
RC14
PWM
Fault Indicator
RD9
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

DIGI I/O 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

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 DIGI I/O Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • digiio_write_reg - 此功能使用SPI串行接口将数据写入所选寄存器。

  • digiio_read_reg - 此功能使用SPI串行接口从所选寄存器读取数据。

  • digiio_sync_io - 此功能通过切换SYNC引脚的逻辑状态来同步寄存器。

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 DIGI IO Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of DIGI IO Click board by setting and reading 
 * the DOI channels state.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and performs the Click default configuration which sets 
 * the DOI1 and DOI2 as output and the DOI3 and DOI4 as inputs.
 *
 * ## Application Task
 * Toggles the DOI1 and DOI2 pins state and then reads the status of all four DOI pins
 * and displays the results on the USB UART approximately once per second.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "digiio.h"

static digiio_t digiio;
static log_t logger;

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    digiio_cfg_t digiio_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.
    digiio_cfg_setup( &digiio_cfg );
    DIGIIO_MAP_MIKROBUS( digiio_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( SPI_MASTER_ERROR == digiio_init( &digiio, &digiio_cfg ) )
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( DIGIIO_ERROR == digiio_default_cfg ( &digiio ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }

    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void )
{
    uint8_t set_out = 0;
    uint8_t doi_level = 0;
    digiio_sync_io ( &digiio );
    if ( DIGIIO_OK == digiio_read_reg ( &digiio, DIGIIO_REG_SET_OUT, &set_out ) )
    {
        set_out ^= ( DIGIIO_SET_OUT_HIGH_O1_MASK | DIGIIO_SET_OUT_HIGH_O2_MASK );
        if ( DIGIIO_OK == digiio_write_reg ( &digiio, DIGIIO_REG_SET_OUT, set_out ) )
        {
            digiio_sync_io ( &digiio );
        }
    }
    if ( DIGIIO_OK == digiio_read_reg ( &digiio, DIGIIO_REG_DOI_LEVEL, &doi_level ) )
    {
        if ( doi_level & DIGIIO_DOI_LEVEL_DOI1 )
        {
            log_printf ( &logger, " DOI1: HIGH\r\n" );
        }
        else
        {
            log_printf ( &logger, " DOI1: LOW\r\n" );
        }
        if ( doi_level & DIGIIO_DOI_LEVEL_DOI2 )
        {
            log_printf ( &logger, " DOI2: HIGH\r\n" );
        }
        else
        {
            log_printf ( &logger, " DOI2: LOW\r\n" );
        }
        if ( doi_level & DIGIIO_DOI_LEVEL_DOI3 )
        {
            log_printf ( &logger, " DOI3: HIGH\r\n" );
        }
        else
        {
            log_printf ( &logger, " DOI3: LOW\r\n" );
        }
        if ( doi_level & DIGIIO_DOI_LEVEL_DOI4 )
        {
            log_printf ( &logger, " DOI4: HIGH\r\n" );
        }
        else
        {
            log_printf ( &logger, " DOI4: LOW\r\n" );
        }
        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

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