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使用LTC4331和PIC32MZ2048EFM100释放扩展I2C通信的潜力

长距离可靠的I2C通信

I2C Extend Click with Curiosity PIC32 MZ EF

已发布 6月 26, 2024

点击板

I2C Extend Click

开发板

Curiosity PIC32 MZ EF

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

PIC32MZ2048EFM100

实现可靠的长距离 I2C 通信,确保您的数据完好无损、按时到达目的地。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

I2C Extend Click 基于 LTC4331,这是一款点对点兼容的 I2C 外设设备扩展器,专为高噪声工业环境中的操作而设计。通过使用 ±60V 故障保护差分收发器,LTC4331 可以扩展 I2C/SMBus 总线,包括远程中断功能和控制信号,通过单对双绞线差分链路传输。由于可选择的链路波特率,I2C 总线可以根据链路速度和外部因素(如环境噪声水平、湿度、线缆质量等)扩展至 1200 米。可以使用带 RJ45 连接器的标准双绞线电缆,与以太网设备相同。此外,I2C Extend Click 还支持本地远程控制和中断功能。 本地到远程控制确保在本地侧 CTRL 引脚上设置的值通过差分链路传播到远程侧 CTRL 引脚。用户可以选择 mikroBUS™ 插座上的一个引脚用于此目的(CS 或 

RST),使用板载跳线命名为 PIN SEL。中断引脚在本地模式下作为开漏输出,在远程模式下作为输入。在 I2C Extend Click 上的 INT 引脚上的中断信号通过差分链路从远程镜像到本地网络。在远程侧,INT 是一个输入引脚,可以连接到远程 I2C 外设设备,而在本地侧,它作为一个开漏输出,可以连接到共享的本地中断线上。由于 I2C Extend Click 的双重功能,用户需要设置 Click board™ 的工作模式。使用板载 MODE 开关很容易实现这一点,具有两个位置:本地模式(LCL),此时 Click board™ 处于 I2C 从模式;远程模式(RMT),此时 Click board™ 处于 I2C 主模式。除了模式选择,I2C Extend Click 还可以通过板载跳线选择链路速度和 I2C 地址,分别

命名为 SPEED SEL 和 ADDR SEL。此 Click board™ 具有链路状态 (LINK) 和就绪状态 (RDY) LED,使故障排除变得简单。在设备建立链路通信时,LINK LED 在远程模式下激活。在本地模式下,当 LTC4331 的 I2C 接口加入 I2C 总线并建立链路通信后,LINK LED 激活。设备的 I2C 接口加入总线后,RDY LED 激活。此 Click board™ 可以在 3.3V 或 5V 逻辑电压水平下工作,通过 VCC SEL 跳线选择。这样,3.3V 和 5V 的 MCU 都可以正确使用通信线路。此外,该 Click board™ 配备了一个包含易于使用的功能和示例代码的库,可以用作进一步开发的参考。

I2C Extend 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
Control Pin
RA9
RST
Control Pin
RPD4
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
NC
NC
GND
NC
NC
PWM
Interrupt
RF13
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
RPA14
SCL
I2C Data
RPA15
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

I2C Extend 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
Curiosity PIC32 MZ EF MB 1 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
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 I2C Extend Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • i2cextend_rmt_multi_read - 远程模式下的通用多数据读取功能

  • i2cextend_set_config - 设置配置功能

  • i2cextend_set_out_slave_address - 设置输出从设备地址功能

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 I2CExtend Click example
 *
 * # Description
 * This is an example which demonstrates the use of I2C Extend Click board.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initialization driver enables - I2C, 
 * check communication with device 6DOF IMU 11 Click 
 * connected to the I2C Extend Click ( Remote Mode ),
 * set default configuration and start measurement.
 *
 * ## Application Task
 * In this example, we read Accel and Mag axis of the connected 
 * 6DOF IMU 11 Click boards to the I2C Extend Click ( Remote Mode )
 * which is connected by a LAN cable to I2C Extend Click ( Local Mode ).
 * Results are being sent to the Usart Terminal where you can track their changes.
 * All data logs write on USB uart changes for every 2 sec.
 *
 * @author Stefan Ilic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "i2cextend.h"

static i2cextend_t i2cextend;
static log_t logger;
int16_t axis;

void i2cextend_6dofimu11_get_axis ( i2cextend_t *ctx, uint8_t axis_out_reg ) {
    uint16_t rx_val;
    uint8_t rx_buf[ 2 ];
    
    i2cextend_rmt_multi_read( ctx, C6DOFIMU11_I2C_SLAVE_ADDRESS_GND, axis_out_reg, &rx_buf[ 0 ], 2 );

    rx_val = rx_buf[ 1 ];
    rx_val <<= 8;
    rx_val |= rx_buf[ 0 ];

    axis = ( int16_t ) rx_val;
}

void application_init ( void ) {
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    i2cextend_cfg_t i2cextend_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.
    i2cextend_cfg_setup( &i2cextend_cfg );
    I2CEXTEND_MAP_MIKROBUS( i2cextend_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag = i2cextend_init( &i2cextend, &i2cextend_cfg );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == init_flag ) {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }
    
    if ( i2cextend_rmt_read( &i2cextend, C6DOFIMU11_I2C_SLAVE_ADDRESS_GND, C6DOFIMU11_REG_WHO_AM_I ) == C6DOFIMU11_WHO_AM_I_WIA_ID ) {
        log_printf( &logger, "        SUCCESS         \r\n" );
        log_printf( &logger, "------------------------\r\n" );
    } else {
        log_printf( &logger, "         ERROR          \r\n" );
        log_printf( &logger, "    Reset the device    \r\n" );
        log_printf( &logger, "------------------------\r\n" );
        for ( ; ; );
    }
    i2cextend_rmt_write( &i2cextend, C6DOFIMU11_I2C_SLAVE_ADDRESS_GND, C6DOFIMU11_REG_CNTL2, C6DOFIMU11_CNTL2_TEMP_EN_STANDBY_MODE |
                                                                                  C6DOFIMU11_CNTL2_MAG_EN_STANDBY_MODE |
                                                                                  C6DOFIMU11_CNTL2_ACCEL_EN_STANDBY_MODE );

    i2cextend_rmt_write ( &i2cextend, C6DOFIMU11_I2C_SLAVE_ADDRESS_GND, C6DOFIMU11_REG_INC3, C6DOFIMU11_INC3_IEL2_FIFO_TRIG | 
                                                                                  C6DOFIMU11_INC3_IEL1_FIFO_TRIG );

    i2cextend_rmt_write ( &i2cextend, C6DOFIMU11_I2C_SLAVE_ADDRESS_GND, C6DOFIMU11_REG_CNTL2, C6DOFIMU11_CNTL2_GSEL_8G | 
                                                                                   C6DOFIMU11_CNTL2_RES_MAX2 | 
                                                                                   C6DOFIMU11_CNTL2_MAG_EN_OPERATING_MODE | 
                                                                                   C6DOFIMU11_CNTL2_ACCEL_EN_OPERATING_MODE );
    log_info( &logger, " Application Task " );
    log_printf( &logger, "------------------------\r\n" );
}

void application_task ( void ) {
    log_printf( &logger, "\t   Accel   \t|\t    Mag    \r\n" );
    log_printf( &logger, "------------------------------------------------\r\n" );
    
    i2cextend_6dofimu11_get_axis( &i2cextend, C6DOFIMU11_REG_ACCEL_XOUT_L );
    log_printf( &logger, "\t Accel X: %d\t|", axis );
    i2cextend_6dofimu11_get_axis( &i2cextend, C6DOFIMU11_REG_MAG_XOUT_L );
    log_printf( &logger, "\t Mag X: %d\r\n", axis );
    
    i2cextend_6dofimu11_get_axis( &i2cextend, C6DOFIMU11_REG_ACCEL_YOUT_L );
    log_printf( &logger, "\t Accel Y: %d\t|", axis );
    i2cextend_6dofimu11_get_axis( &i2cextend, C6DOFIMU11_REG_MAG_YOUT_L );
    log_printf( &logger, "\t Mag Y: %d\r\n", axis );
    
    i2cextend_6dofimu11_get_axis( &i2cextend, C6DOFIMU11_REG_ACCEL_ZOUT_L );
    log_printf( &logger, "\t Accel Z: %d\t|", axis );
    i2cextend_6dofimu11_get_axis( &i2cextend, C6DOFIMU11_REG_MAG_ZOUT_L );
    log_printf( &logger, "\t Mag Z: %d\r\n", axis );
    
    log_printf( &logger, "------------------------------------------------\r\n" );
    Delay_ms( 1000 );
}

void main ( void ) {
    application_init( );

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

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

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资源

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