初学者
10 分钟

使用AMC131M03和PIC32MZ2048EFM100同时测量和数字化多个模拟通道的数据

三通道、24位ΔΣ(Delta-Sigma)ADC,具备同时采样功能

ISO ADC 7 Click with Curiosity PIC32 MZ EF

已发布 11月 13, 2024

点击板

ISO ADC 7 Click

开发板

Curiosity PIC32 MZ EF

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

PIC32MZ2048EFM100

多通道数据采集,具有强大的5000-VRMS隔离和先进的滤波功能,适用于电力计量器和电池管理系统

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

ISO ADC 7 Click基于德州仪器的AMC131M03,一款具有同步采样能力的三通道24位ΔΣ(delta-sigma)ADC,专为需要精确多通道数据采集的应用而设计,例如电表、电池管理系统、电动汽车充电站和断路器。AMC131M03包含一个基于二氧化硅(SiO2)的电容隔离屏障,提供5000-VRMS隔离(通过UL1577认证),持续1分钟,为工业和高压应用提供出色的磁场免疫能力和增强的安全性。此外,AMC131M03符合低EMI标准(CISPR-11和CISPR-25),确保在严格电磁兼容性要求的环境中可靠运行。AMC131M03的每个通道(AIN0-AIN2)都内置了数字抽取滤波器,该滤波器解调ΔΣ调制器的输出,使每通道的数据速率高达64kSPS,且保持高分辨率。该滤波器显著减少量化噪声,提供广泛的动态范围。此外,通道之间样本的相对相位可以调整,补偿传感器响应中的相位

延迟。此外,调制器的频率来自可选的时钟源,用户可以通过CLK SEL开关进行配置,选择4.096 MHz或8.192 MHz。主时钟通过XEN引脚激活。可编程的时钟分频器提供了在应用中优化调制器频率的灵活性,从而进一步提升设备的性能。因此,数字抽取滤波器通过滤除带外噪声提高了信噪比,提升了精度和效率。AMC131M03还集成了低漂移内部电压基准和高精度可编程增益放大器(PGA),提供高达128的增益。当PGA增益超过4时,其集成的预充电缓冲器确保了高输入阻抗,能够精确测量小幅度信号。ADC还集成了负电荷泵,使绝对输入电压低至1.3V,非常适合测量接近地电平信号的单端电源系统。此Click板™通过标准的SPI接口与主控MCU通信。其他控制引脚包括RST引脚,可用作复位或多台AMC131M03设备的同步引脚,以及RDY引脚,作为数据准备好的中断

信号。这些功能允许灵活和同步的多通道数据采集,确保精确的时间和数据完整性。AMC131M03的一个关键特性是其集成了温度传感器,支持内部和外部温度测量。AIN2输入通道与温度传感器复用,用户可以通过寄存器设置在内部和外部感应模式之间进行选择。Click板™上的AIN2 SEL跳线允许选择外部温度系数(TC)元件类型。在“EXT”位置时,跳线启用外部正温度系数(PTC)或负温度系数(NTC)元件的使用,而“NTC”位置激活板载NTC传感器以进行直接温度测量。此Click板™可以通过VCC SEL跳线选择3.3V或5V逻辑电压水平进行操作。因此,3.3V和5V的MCU都可以正确使用通信线路。此外,此Click板™配备了包含易于使用的函数库和可作为进一步开发参考的示例代码。

ISO ADC 7 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Curiosity PIC32 MZ EF 开发板是一个完全集成的 32 位开发平台,特点是高性能的 PIC32MZ EF 系列(PIC32MZ2048EFM),该系列具有 2MB Flash、512KB RAM、集成的浮点单元(FPU)、加密加速器和出色的连接选项。它包括一个集成的程序员和调试器,无需额外硬件。用户可以通过 MIKROE 

mikroBUS™ Click™ 适配器板扩展功能,通过 Microchip PHY 女儿板添加以太网连接功能,使用 Microchip 扩展板添加 WiFi 连接能力,并通过 Microchip 音频女儿板添加音频输入和输出功能。这些板完全集成到 PIC32 强大的软件框架 MPLAB Harmony 中,该框架提供了一个灵活且模块化的接口

来应用开发、一套丰富的互操作软件堆栈(TCP-IP、USB)和易于使用的功能。Curiosity PIC32 MZ EF 开发板提供了扩展能力,使其成为连接性、物联网和通用应用中快速原型设计的绝佳选择。

Curiosity PIC32MZ EF double side 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
Reset / Synchronization / ID SEL
RA9
RST
SPI Select / ID COMM
RPD4
CS
SPI Clock
RPD1
SCK
SPI Data OUT
RPD14
MISO
SPI Data IN
RPD3
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Main Clock Enable
RPE8
PWM
Data Ready
RF13
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

ISO ADC 7 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Curiosity PIC32MZ EF front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Curiosity PIC32 MZ EF作为您的开发板开始。

Curiosity PIC32MZ EF 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
Curiosity PIC32 MZ EF 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 ISO ADC 7 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • isoadc7_read_voltage - 此函数读取所有三个通道的电压测量值。

  • isoadc7_read_data - 此函数读取状态寄存器和所有三个通道的原始数据。

  • isoadc7_set_gain - 此函数设置所有通道的增益级别。

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 ISO ADC 7 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of ISO ADC 7 Click board by reading and displaying
 * the voltage levels from 3 isolated analog input channels.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and performs the Click default configuration.
 * The full-scale voltage input range is set to +-1.2V for all channels.
 *
 * ## Application Task
 * Reads the voltage levels from all 3 isolated analog input channels and displays
 * the results on the USB UART once per second approximately.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "isoadc7.h"

static isoadc7_t isoadc7;
static log_t logger;

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    isoadc7_cfg_t isoadc7_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.
    isoadc7_cfg_setup( &isoadc7_cfg );
    ISOADC7_MAP_MIKROBUS( isoadc7_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( SPI_MASTER_ERROR == isoadc7_init( &isoadc7, &isoadc7_cfg ) )
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( ISOADC7_ERROR == isoadc7_default_cfg ( &isoadc7 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }

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

void application_task ( void )
{
    float ch0 = 0;
    float ch1 = 0;
    float ch2 = 0;
    if ( ISOADC7_OK == isoadc7_read_voltage ( &isoadc7, &ch0, &ch1, &ch2 ) )
    {
        log_printf ( &logger, " CH0: %.1f mV\r\n", ch0 );
        log_printf ( &logger, " CH1: %.1f mV\r\n", ch1 );
        log_printf ( &logger, " CH2: %.1f mV\r\n\n", ch2 );
        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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