初学者
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使用 CP2102N 和 PIC18F57Q43 提升您的项目数据通信能力。

连接世界:轻松进行数据传输的 USB 到 UART 桥接器。

USB UART 3 Click with Curiosity Nano with PIC18F57Q43

已发布 6月 26, 2024

点击板

USB UART 3 Click

开发板

Curiosity Nano with PIC18F57Q43

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

PIC18F57Q43

我们的 USB 到 UART 通信接口桥接解决方案简化了 USB 和 UART 设备之间的数据交换,确保快速且无错误的连接。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

USB UART 3 Click 基于 Silicon Labs 的高度集成 USB 转 UART 接口 CP2102N。此 IC 为嵌入式应用添加 USB 到 UART 通信,一旦安装了所需驱动程序,它将注册为虚拟 COM 端口。该设备本身具有通信所需的完整堆栈,因此不需要固件来处理 UART 和 USB 之间的数据传输过程。它提供从 300bps 到 3Mbps 的数据速率范围,支持硬件流控制,拥有 512 字节长的 FIFO 缓冲区、USB 挂起和唤醒、960 字节的非易失性配置存储器(EEPROM)等。设备带有预编程的工厂设置,因此它作为虚拟 COM 端口设备工作,需安装相应的虚拟 COM 端口设备驱动程序。在这种情况下,它将提供完全符合 RS232 的虚拟 COM 端口,可以像计算机上的其他 COM 端口一样使用和配置,USB 数据在 UART 的 RX 和 TX 引脚上可用。Click board™ 的 USB 端口由 USBLC6-2SC6 保护,这是一款非常低电容的 ESD 保护 IC,并且符合 USB 2.0 标准。使用 USBXpress™ 驱动程序时,可以通过 Silicon Labs 开发的软件应用程序 Simplicity Studio 中的 Xpress Configurator 配置设备。这提供了一个图形用户界面,用于简化该设备各种参数的配置。通过将通信配置为使用硬件握手,可以利用内部 FIFO 缓冲区以提高速度和可靠性。这需要使用 RTS 

和 CTS 引脚。硬件流控制使用这些引脚来信号传递内部 FIFO 缓冲区几乎已满的状态。当 FIFO 缓冲区几乎满时,RTS 引脚将被拉到高电平。另一方面,CTS 引脚检测到这种情况,当拉到高电平时,将不再发送数据(在 CTS 引脚被驱动到高电平状态后最多发送两个字节)。通过使用硬件流控制,在高波特率下不会发生接收器溢出情况。因此,建议在 1 Mbaud 或更高波特率的通信中使用它。也支持通过 XON 和 XOFF 字符的软件握手。RTS 和 CTS 引脚分别连接到 mikroBUS™ 的 INT 和 CS 引脚。USB 挂起事件将在两个 CP2102N 引脚上指示:SUSPEND 和 SUSPEND#。当 USB 端口挂起 IC 时,这些引脚将分别被拉到低电平和高电平。SUSPEND# 线用于点亮标有 SUSP 的 LED 指示灯,而 SUSPEND 引脚连接到 mikroBUS™ 的 AN 引脚,向 MCU 指示 USB 挂起事件。这可以用于节能目的,因为在 USB 挂起事件的情况下可以关闭外部电路。该设备还具有远程唤醒功能。当 USB 端口处于挂起模式时,通过将 WAKEUP 引脚拉到低电平,CP2102N 将开始 USB 唤醒序列。请注意,操作系统必须允许这一点,通过设置适当的电源管理选项(在 Windows 操作系统中导航到属性 > 电源管理 > 允许此设

备唤醒计算机)。WAKEUP 引脚连接到 mikroBUS™ 的 PWM 引脚。WAKEUP 引脚与 GPIO3 引脚功能复用,如果不需要 WAKEUP 功能,可以重新配置它。硬件重置引脚也可用。该引脚连接到 mikroBUS™ 的 RST 引脚,将其拉到低电平将重新初始化设备。注意,SUSP LED 在上电复位或任何其他类型的复位后将点亮,在 USB 枚举序列期间。UART RX 和 TX 引脚连接到适当的 mikroBUS™ UART 引脚,用于发送(接收)从(到)主机 MCU 的 UART 类型通信。这些引脚与内部 FIFO 缓冲区交换 UART 数据。这允许 USB 收发器将数据包发送(接收)到(从)计算机并与 UART 部分交换。数据流通过两个标有 TX 和 RX 的板载 LED 指示灯指示。这些 LED 与 GPIO0 和 GPIO1 引脚功能复用,因此不建议在配置器中更改它们。Silicon Labs 提供了广泛的文档,解释其软件应用程序的操作和功能,因此如果需要更多信息,可以参考这些文档。虚拟 COM 端口驱动程序的链接在下载部分提供。根据 CP2102N 设备的可配置 PID 和 VID 值安装驱动程序。默认情况下,设备设置为虚拟 COM 端口 (VCP) USB 到 UART 桥接器。有关构建定制驱动程序的更多信息,请参考 Silicon Labs 文档。

USB UART 3 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

USB Suspend
PA0
AN
Reset
PA7
RST
UART CTS
PD4
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Wake up
PB0
PWM
UART RTS
PA6
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

USB UART 3 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

该库包含用于 USB UART 3 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • usbuart3_reset - 重置功能

  • usbuart3_get_susp - 设置设备模式

  • usbuart3_send_command - 发送命令功能

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 
 * \brief UsbUart3 Click example
 * 
 * # Description
 * This example reads and processes data from USB UART 3 Clicks.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes driver and power module.
 * 
 * ## Application Task  
 * Reads data and echos it back to device and logs it to board.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "usbuart3.h"
#include "string.h"

#define PROCESS_RX_BUFFER_SIZE 500

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


static usbuart3_t usbuart3;
static log_t logger;

static int32_t rsp_size;
static char uart_rx_buffer[ PROCESS_RX_BUFFER_SIZE ] = { 0 };

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    usbuart3_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.

    usbuart3_cfg_setup( &cfg );
    USBUART3_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    usbuart3_init( &usbuart3, &cfg );
    
    usbuart3_reset( &usbuart3 );
}

void application_task ( void )
{
    rsp_size = usbuart3_generic_read( &usbuart3, uart_rx_buffer, PROCESS_RX_BUFFER_SIZE );

    if ( rsp_size > 0 )
    {  
        usbuart3_generic_write( &usbuart3, uart_rx_buffer, rsp_size );
        log_printf( &logger, "%s", uart_rx_buffer );
        memset( uart_rx_buffer, 0, rsp_size );
    } 
}

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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