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体验我们使用DAC161S997和PIC18F57Q43的4-20mA电流环解决方案的高效性

提升您的过程自动化

4-20mA T 2 Click with Curiosity Nano with PIC18F57Q43

已发布 6月 24, 2024

点击板

4-20mA T 2 Click

开发板

Curiosity Nano with PIC18F57Q43

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

PIC18F57Q43

体验我们先进的模拟电流环路发射器带来的精确信号传输,实现与各种工业应用的无缝连接和兼容性。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

4-20mA T 2 Click 基于 DAC161S997,这是一款来自德州仪器的低功耗 16 位 ΣΔ 数模转换器 (DAC),实现为 ΣΔ 调制器。除了 ΣΔ DAC,DAC161S997 还包含一个内部超低功耗电压参考和一个内部振荡器,以减少紧凑环路供电应用中的功耗和组件数量。这种架构中,DAC 的输出电流代表过滤调制器输出的放大副本,确保了出色的线性性能,同时最大限度地降低了设备的功耗。除了通过 LOOP 端子的工业标准 4-20 mA 电流环路,DAC161S997 还可以通过板载 HART TX 端

子简单地接口到高速寻址远程传感器 (HART) 调制器。这允许将 FSK 调制的数字数据注入 4-20mA 电流环路。此 Click board™ 使用 4 线 SPI 串行接口与 MCU 通信,最大频率为 10MHz,用于数据传输和 DAC 功能配置。DAC161S997 支持 SPI 协议的模式 0 和模式 3。4-20mA T 2 Click 具有附加功能,作为中断,可通过 mikroBUS™ 插座的 ERR 引脚提供环路错误检测/报告功能。默认情况下,DAC161S997 检测并报告几种类型的错误:环路错误、SPI 超时错误(通道错误)、帧错

误和报警电流。如果发生故障情况或在初始启动序列期间,DAC161S997 将在上部或下部错误电流带中输出电流。通过板载跳线 ERRL SEL 的适当位置,用户可以选择错误电流带,而错误电流值通过 SPI 接口可编程。此 Click board™ 只能在 3.3V 逻辑电压水平下运行。在使用具有不同逻辑电平的 MCU 之前,板必须进行适当的逻辑电压电平转换。此外,该 Click board™ 配备了包含易于使用的函数和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

4-20mA T 2 Click hardware overview image

功能概述

开发板

PIC18F57Q43 Curiosity Nano 评估套件是一款尖端的硬件平台,旨在评估 PIC18-Q43 系列内的微控制器。其设计的核心是包含了功能强大的 PIC18F57Q43 微控制器(MCU),提供先进的功能和稳健的性能。这个评估套件的关键特点包括一个黄 色用户 LED 和一个响应灵敏的机械用户开关,提供无

缝的交互和测试。为一个 32.768kHz 水晶振荡器足迹提供支持,确保精准的定时能力。套件内置的调试器拥有一个绿色电源和状态 LED,使编程和调试变得直观高效。此外,增强其实用性的还有虚拟串行端口 (CDC)和一个调试 GPIO 通道(DGI GPIO),提供广泛的连接选项。该套件通过 USB 供电,拥有由

 MIC5353 LDO 调节器提供支持的可调目标电压功能,确保在 1.8V 至 5.1V 的输出电压范围内稳定运行,最大输出电流为 500mA,受环境温度和电压限制。

PIC18F57Q43 Curiosity Nano double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

PIC

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

Microchip

引脚数

48

RAM (字节)

8196

你完善了我!

配件

Curiosity Nano Base for Click boards 是一款多功能硬件扩展平台,专为简化 Curiosity Nano 套件与扩展板之间的集成而设计,特别针对符合 mikroBUS™ 标准的 Click 板和 Xplained Pro 扩展板。这款创新的基板(屏蔽板)提供了无缝的连接和扩展可能性,简化了实验和开发过程。主要特点包括从 Curiosity Nano 套件提供 USB 电源兼容性,以及为增强灵活性而提供的另一种外部电源输入选项。板载锂离子/锂聚合物充电器和管理电路确保电池供电应用的平稳运行,简化了使用和管理。此外,基板内置了一个固定的 3.3V 电源供应单元,专用于目标和 mikroBUS™ 电源轨,以及一个固定的 5.0V 升压转换器,专供 mikroBUS™ 插座的 5V 电源轨,为各种连接设备提供稳定的电力供应。

Curiosity Nano Base for Click boards accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
SPI Chip Select
PD4
CS
SPI Clock
PC6
SCK
SPI Data OUT
PC5
MISO
SPI Data IN
PC4
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
Loop-Error Interrupt
PA6
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

4-20mA T 2 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Curiosity Nano Base for Click boards front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Curiosity Nano with PIC18F57Q43作为您的开发板开始。

Curiosity Nano Base for Click boards front image hardware assembly
Charger 27 Click front image hardware assembly
PIC18F47Q10 Curiosity Nano front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Charger 27 Click complete accessories setup image hardware assembly
Board mapper by product8 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
PIC18F57Q43 Curiosity 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 4-20mA T 2 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • c420mat2_set_output_current - 4-20mA T 2 设置输出电流功能

  • c420mat2_get_status - 4-20mA T 2 获取状态功能

  • c420mat2_set_lower_limit - 4-20mA T 2 设置下限功能

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 4-20mA T 2 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of 4-20mA T 2 Click board™.
 * This driver provides functions to configure 
 * analog output current transfer over an industry standard 4-20mA current loop.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initialization of SPI module and log UART.
 * After driver initialization, default settings turn on the device.
 *
 * ## Application Task
 * This example demonstrates the use of the 4-20mA T 2 Click board™.
 * This example periodically changes the analog output current transfer 
 * from 4mA to 20mA and display status every 5 seconds.
 * Results are being sent to the UART Terminal, where you can track their changes.
 *
 * @author Nenad Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "c420mat2.h"

static c420mat2_t c420mat2;
static log_t logger;
static c420mat2_status_t status;

void display_status ( void )
{
    log_printf( &logger, " Status: \r\n" );
    if ( C420MAT2_STATUS_ERROR == status.ferr_sts )
    {
        log_printf( &logger, " - A frame error has occurred.\r\n" );
    }
    else
    {
        log_printf( &logger, " - No frame error occurred.\r\n" );
    }

    if ( C420MAT2_STATUS_ERROR == status.spi_timeout_err )
    {
        log_printf( &logger, " - The SPI interface has not received a valid command.\r\n" );
    }
    else
    {
        log_printf( &logger, " - The SPI interface has received a valid command.\r\n" );
    }

    if ( C420MAT2_STATUS_ERROR == status.loop_sts )
    {
        log_printf( &logger, " - A status loop error has occurred.\r\n" );
    }
    else
    {
        log_printf( &logger, " - No status loop error has occurred.\r\n" );
    }

    if ( C420MAT2_STATUS_ERROR == status.curr_loop_sts )
    {
        log_printf( &logger, " - A current loop error is occurring.\r\n" );
    }
    else
    {
        log_printf( &logger, " - No current loop error is occurring.\r\n" );
    }
    log_printf( &logger, " ----------------------------\r\n" );
}

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    c420mat2_cfg_t c420mat2_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.
    c420mat2_cfg_setup( &c420mat2_cfg );
    C420MAT2_MAP_MIKROBUS( c420mat2_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( SPI_MASTER_ERROR == c420mat2_init( &c420mat2, &c420mat2_cfg ) )
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }

    if ( C420MAT2_ERROR == c420mat2_default_cfg ( &c420mat2 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }

    log_info( &logger, " Application Task " );
    log_printf( &logger, " -----------------------------\r\n" );
    Delay_ms ( 100 );
}

void application_task ( void )
{
    if ( C420MAT2_OK == c420mat2_set_output_current( &c420mat2, 4.0 ) )
    {
        log_printf( &logger, " Loop Current:  4.0 mA \r\n" );
        log_printf( &logger, " - - - - - - - - - - - - - - -\r\n" );
        if ( C420MAT2_OK == c420mat2_get_status ( &c420mat2, &status ) )
        {
            display_status( );    
        }
        Delay_ms ( 1000 );
        Delay_ms ( 1000 );
        Delay_ms ( 1000 );
        Delay_ms ( 1000 );
        Delay_ms ( 1000 );
    }

    if ( C420MAT2_OK == c420mat2_set_output_current( &c420mat2, 10.0 ) )
    {
        log_printf( &logger, " Loop Current: 10.0 mA \r\n" );
        log_printf( &logger, " - - - - - - - - - - - - - - -\r\n" );
        if ( C420MAT2_OK == c420mat2_get_status ( &c420mat2, &status ) )
        {
            display_status( );    
        }
        Delay_ms ( 1000 );
        Delay_ms ( 1000 );
        Delay_ms ( 1000 );
        Delay_ms ( 1000 );
        Delay_ms ( 1000 );
    }

    if ( C420MAT2_OK == c420mat2_set_output_current( &c420mat2, 15.0 ) )
    {
        log_printf( &logger, " Loop Current: 15.0 mA \r\n" );
        log_printf( &logger, " - - - - - - - - - - - - - - -\r\n" );
        if ( C420MAT2_OK == c420mat2_get_status ( &c420mat2, &status ) )
        {
            display_status( );    
        }
        Delay_ms ( 1000 );
        Delay_ms ( 1000 );
        Delay_ms ( 1000 );
        Delay_ms ( 1000 );
        Delay_ms ( 1000 );
    }

    if ( C420MAT2_OK == c420mat2_set_output_current( &c420mat2, 20.0 ) )
    {
        log_printf( &logger, " Loop Current: 20.0 mA \r\n" );
        log_printf( &logger, " - - - - - - - - - - - - - - -\r\n" );
        if ( C420MAT2_OK == c420mat2_get_status ( &c420mat2, &status ) )
        {
            display_status( );    
        }
        Delay_ms ( 1000 );
        Delay_ms ( 1000 );
        Delay_ms ( 1000 );
        Delay_ms ( 1000 );
        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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