初学者
10 分钟

使用XTR116和PIC32MZ2048EFH100设计一个4-20mA电流环标准的发射器

在工业环境中长距离传输模拟信号(如传感器数据)

4-20 mA T Click with Flip&Click PIC32MZ

已发布 6月 24, 2024

点击板

4-20 mA T Click

开发板

Flip&Click PIC32MZ

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

PIC32MZ2048EFH100

在4-20mA电流环内实现精确的电流缩放和输出限制功能。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

4-20mA T Click基于德州仪器的XTR116,这是一款两线电流变送器。XTR116可以通过精密电流输出转换器提供精确的电流缩放和输出电流限制功能。它设计用于在工业标准电流环中传输模拟4到20mA信号。在这个板子上,XTR116的输出环路电流通过桥式整流器到达VLOOP螺钉端子。二极管桥在环路供电电压上造成1.4V的损失。宽范围的环路供电范围可以在7.5V到

36V之间,具有低跨度和非线性误差。由于XTR116上 的输入偏置电压很小,因此这个板子使用了Microchip的12位DAC MCP4921,具有可选的2倍缓冲输出和SPI接口。由于XTR116集成了电源调节器和参考电压模块,MCP4921接收其所需的电源和参考电压以进行正确的数据转换。它通过三根mikroBUS™ SPI线与主控MCU通信,通过Analog Devices的隔离器

ADuM1411进行隔离,这是一个四通道10Mbps数据速 率数字隔离器,以确保更高的电压不会损坏目标微控制器。此Click板可以通过板载跳线选择3.3V或5V逻辑电压电平运行。这样,既支持3.3V又支持5V的MCU可以正确使用通信线。此外,该Click板配备了一个包含易于使用的函数和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

4-20 mA T 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

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
SPI Chip Select
RA0
CS
SPI Clock
RG6
SCK
NC
NC
MISO
SPI Data IN
RB5
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
NC
NC
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

4-20 mA T 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
Flip&Click PIC32MZ MB1 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

这个库包含了4-20mA T Click驱动程序的API。

关键函数:

  • c420mat_dac_output - 此函数设置DAC的输出。

  • c420mat_set_i_out - 此函数将输出电流设置为所选值。

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 C420mat Click example
 * 
 * # Description
 * This aplication changes the value of the output current.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes click SPI driver.
 * 
 * ## Application Task  
 * Periodically changes Iout value.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "c420mat.h"

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

static c420mat_t c420mat;
static log_t logger;

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    c420mat_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.

    c420mat_cfg_setup( &cfg );
    C420MAT_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    c420mat_init( &c420mat, &cfg );
}

void application_task ( void )
{
   c420mat_set_i_out( &c420mat, 56 );                   // sets Iout to 5.6mA
   Delay_ms( 3000 );
   c420mat_set_i_out( &c420mat, 158 );                  // sets Iout to 15.8mA
   Delay_ms( 3000 );
}

void main ( void )
{
    application_init( );

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


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

额外支持

资源

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