初学者
10 分钟

使用ISO1450和PIC18F57Q43在发射器和接收器之间提供电气隔离,以增强电气安全性

5kVRMS隔离的半双工RS-485收发器

RS485 Isolator 4 Click with Curiosity Nano with PIC18F57Q43

已发布 11月 06, 2024

点击板

RS485 Isolator 4 Click

开发板

Curiosity Nano with PIC18F57Q43

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

PIC18F57Q43

可靠的、隔离的RS-485通信,具有适用于工业环境的强大保护,广泛应用于电网基础设施、马达驱动和楼宇自动化等场景

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

RS485 Isolator 4 Click 基于来自德州仪器的隔离型半双工 RS-485 收发器 ISO1450。该收发器设计用于为 RS-485 和 RS-422 通信提供电气隔离,具备强大的抗噪能力,特别适用于恶劣的工业环境。ISO1450 的总线引脚可以承受高水平的静电放电 (ESD) 和电快速瞬变 (EFT),无需额外的外部组件来确保系统级保护。这使得此 Click 板™ 非常适合用于工业和商业通信需求,如电网基础设施、太阳能逆变器、电机驱动、HVAC 系统以及楼宇自动化。ISO1450 支持高达 50Mbps 的数据传输速率,在保持信号完整性的同时实现长距离通信。其氧化硅电容隔离屏障能够提供可

靠的 5kVRMS 隔离(1 分钟),符合 UL 1577 标准,且工作电压为 1500VPK。这一隔离功能可以打破通信节点间的地环路,从而允许更广泛的共模电压范围。 ISO1450 的隔离侧可以在 3V 到 5.5V 的广泛电源电压范围内工作,消除了该侧对稳压电源的需求。此外,ISO1450 还包括先进的失效保护功能,能够应对总线状态异常(如电缆断裂导致的开放总线、绝缘破坏导致的短路总线以及在没有驱动器主动传输时的空闲总线条件),确保即使在通信线路出现物理问题时也能可靠运行。除了 mikroBUS™ 插座上的标准 UART 接口 TX 和 RX 引脚外,RS485 Isolator 4 

Click 还具备接收器和驱动器使能引脚,分别连接到 mikroBUS™ 的 RE 和 DE 引脚。在这种半双工实现中,驱动器和接收器使能引脚允许连接到 J1 接头的任一节点在任意时刻配置为发送或接收,这种灵活性减少了额外电缆的需求,因为它允许在同一通信线上动态切换发送和接收模式。此 Click 板™ 可以使用 3.3V 或 5V 逻辑电压电平,用户可通过 VCC SEL 跳线选择。这使得支持 3.3V 和 5V 的微控制器均能够正常使用通信线。此外,此 Click 板™ 配备了一个易于使用的函数库和示例代码,供进一步开发时参考。

RS485 Isolator 4 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

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。

RS485 Isolator 4 Click accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
Receiver Enable
PA7
RST
ID COMM
PD4
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Driver Enable
PB0
PWM
NC
NC
INT
UART TX
PC3
TX
UART RX
PC2
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

RS485 Isolator 4 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
Curiosity Nano with PICXXX Access MB 1 - 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
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 RS485 Isolator 4 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • rs485isolator4_generic_write - 此功能通过使用 UART 串行接口写入指定数量的数据字节。

  • rs485isolator4_generic_read - 此功能通过使用 UART 串行接口读取指定数量的数据字节。

  • rs485isolator4_driver_enable - 此功能通过将 DE 引脚设置为高电平状态来启用驱动输入。

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 RS485 Isolator 4 Click Example.
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of an RS485 Isolator 4 click board by showing
 * the communication between the two click board configured as a receiver and transmitter.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and logger and displays the selected application mode.
 *
 * ## Application Task
 * Depending on the selected mode, it reads all the received data or sends the desired
 * message every 2 seconds.
 *
 * @note
 * Make sure to provide a power supply voltage to isolated VCC_EXT and GND pins
 * in a range from 3V to 5.5V.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "rs485isolator4.h"

// Comment out the line below in order to switch the application mode to receiver
#define DEMO_APP_TRANSMITTER

#define DEMO_TEXT_MESSAGE   "MIKROE - RS485 Isolator 4 click board\r\n"

static rs485isolator4_t rs485isolator4;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    rs485isolator4_cfg_t rs485isolator4_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.
    rs485isolator4_cfg_setup( &rs485isolator4_cfg );
    RS485ISOLATOR4_MAP_MIKROBUS( rs485isolator4_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( UART_ERROR == rs485isolator4_init( &rs485isolator4, &rs485isolator4_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
#ifdef DEMO_APP_TRANSMITTER
    rs485isolator4_driver_enable ( &rs485isolator4 );
    rs485isolator4_receiver_disable ( &rs485isolator4 );
    log_printf( &logger, " Application Mode: Transmitter\r\n" );
#else
    rs485isolator4_driver_disable ( &rs485isolator4 );
    rs485isolator4_receiver_enable ( &rs485isolator4 );
    log_printf( &logger, " Application Mode: Receiver\r\n" );
#endif
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
#ifdef DEMO_APP_TRANSMITTER
    rs485isolator4_generic_write( &rs485isolator4, DEMO_TEXT_MESSAGE, strlen( DEMO_TEXT_MESSAGE ) );
    log_printf( &logger, "%s", ( char * ) DEMO_TEXT_MESSAGE );
    Delay_ms( 1000 );
    Delay_ms( 1000 );
#else
    uint8_t rx_data = 0;
    if ( rs485isolator4_generic_read( &rs485isolator4, &rx_data, 1 ) > 0 )
    {
        log_printf( &logger, "%c", rx_data );
    }
#endif
}

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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