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30 分钟

使用 MAX13054 和 ATmega328P 实现无与伦比的工业 CAN 性能

行业标准 HS CAN

CAN Bus Click with Arduino UNO Rev3

已发布 6月 25, 2024

点击板

CAN Bus Click

开发板

Arduino UNO Rev3

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega328P

适用于需要过压保护的工业网络应用的故障保护型CAN收发器。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

CAN Bus Click基于Analog Devices的MAX13054,±80V故障保护型CAN收发器,非常适用于工业网络应用。MAX13054将CAN协议控制器和总线线路的物理线路连接在控制区域网络(CAN)中。这些设备可用于需要高达1Mbps的DeviceNet应用。其输入共模范围大于±12V,超过ISO11898规范的-2V至+7V,并具有±8kV接触放电保护,使这些设备非常适用于恶劣的工业环境。其主导超时功能可防止总线被MCU阻塞。如果TXD输入保持低电平大于1ms,则发射器将被禁用,将总线线路驱动到隐性状态。在待机模式下,当路由到mikroBUS™插座上的AN和INT引脚的STB引脚设置为高逻辑状

态时,发射器将关闭,并且接收器将切换到低电流/低速状态。通过将标记为STBY SEL的板载SMD跳线器设置为标记为STB或GND的适当位置来激活待机模式。MAX13054使用UART接口与MCU通信,数据传输的默认波特率为115200 bps。除了来自mikroBUS™插座的UART通信引脚外,用户还可以通过板的右边缘上的UART外部头直接连接TX/RX信号。这个Click board™配备了标准的DB-9连接器,使与CAN总线的接口简单而容易。此外,用户还可以通过板的左边缘上的CAN外部头直接连接CAN信号。除了DB-9连接器旁边的2.7V至16.5V的外部电源供应外,还可以将其带到板的左侧标记为BATT的标头。通

过标记为3V3 JMP和5V JMP的SMD跳线器,来自Analog Devices LDOs输出电压的MAX1658/59可以为mikroBUS™电源轨提供电源。这个特性使MAX13054非常适合许多应用,包括汽车应用。然而,值得注意的是,Mikroe不建议以这种方式为其系统供电。这就是为什么这些跳线器默认情况下是未插上的。这个Click board™可以使用VIO SEL跳线器选择3.3V或5V逻辑电压电平进行操作。这样,既可以使用3.3V又可以使用5V的MCU可以正确使用通信线路。此外,这个Click board™配备了一个包含易于使用的函数和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

CAN Bus Click hardware overview image

功能概述

开发板

Arduino UNO 是围绕 ATmega328P 芯片构建的多功能微控制器板。它为各种项目提供了广泛的连接选项,具有 14 个数字输入/输出引脚,其中六个支持 PWM 输出,以及六个模拟输入。其核心组件包括一个 16MHz 的陶瓷谐振器、一个 USB 连接器、一个电

源插孔、一个 ICSP 头和一个复位按钮,提供了为板 子供电和编程所需的一切。UNO 可以通过 USB 连接到计算机,也可以通过 AC-to-DC 适配器或电池供电。作为第一个 USB Arduino 板,它成为 Arduino 平台的基准,"Uno" 符号化其作为系列首款产品的地

位。这个名称选择,意为意大利语中的 "一",是为了 纪念 Arduino Software(IDE)1.0 的推出。最初与 Arduino Software(IDE)版本1.0 同时推出,Uno 自此成为后续 Arduino 发布的基础模型,体现了该平台的演进。

Arduino UNO Rev3 double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

AVR

MCU 内存 (KB)

32

硅供应商

Microchip

引脚数

28

RAM (字节)

2048

你完善了我!

配件

Click Shield for Arduino UNO 具有两个专有的 mikroBUS™ 插座,使所有 Click board™ 设备能够轻松与 Arduino UNO 板进行接口连接。Arduino UNO 是一款基于 ATmega328P 的微控制器开发板,为用户提供了一种经济实惠且灵活的方式来测试新概念并构建基于 ATmega328P 微控制器的原型系统,结合了性能、功耗和功能的多种配置选择。Arduino UNO 具有 14 个数字输入/输出引脚(其中 6 个可用作 PWM 输出)、6 个模拟输入、16 MHz 陶瓷谐振器(CSTCE16M0V53-R0)、USB 接口、电源插座、ICSP 头和复位按钮。大多数 ATmega328P 微控制器的引脚都连接到开发板左右两侧的 IO 引脚,然后再连接到两个 mikroBUS™ 插座。这款 Click Shield 还配备了多个开关,可执行各种功能,例如选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平,以及选择 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外,用户还可以通过现有的双向电平转换电压转换器使用任何 Click board™,无论 Click board™ 运行在 3.3V 还是 5V 逻辑电压电平。一旦将 Arduino UNO 板与 Click Shield for Arduino UNO 连接,用户即可访问数百种 Click board™,并兼容 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的设备。

Click Shield for Arduino UNO accessories 1 image

DB9母对母(2m)电缆是在设备之间建立可靠的串行数据连接至关重要的。该电缆两端配有DB9母连接器,可以无缝连接各种设备,如计算机、路由器、交换机和其他串行设备。长度为2米,为您的设置提供了灵活性,而不会影响数据传输质量。这条电缆精心制作,确保了一致可靠的数据交换,适用于工业应用、办公环境和家庭设置。无论是配置网络设备、访问控制台端口还是使用串行外设,这条电缆坚固的构造和强大的连接器都能保证稳定连接。使用2米DB9母对母电缆简化您的数据通信需求,这是一种设计简单高效,轻松满足您串行连接需求的有效解决方案。

CAN Bus Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Standby Mode
PC0
AN
NC
NC
RST
NC
NC
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
NC
NC
INT
UART TX
PD0
TX
UART RX
PD1
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

CAN Bus Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Arduino UNO Rev3作为您的开发板开始。

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly
Arduino UNO Rev3 front image hardware assembly
Charger 27 Click 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
Arduino UNO 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 CAN Bus Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • canbus_send_data - CAN总线发送数据功能

  • canbus_set_high_speed_mode - CAN总线高速模式设置功能

  • canbus_set_low_current_standby_mode - CAN总线低电流待机模式设置功能

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 CAN Bus Click Example.
 *
 * # Description
 * This library contains API for CAN Bus Click board™.
 * This example transmits/receives and processes data from CAN Bus Click.
 * The library initializes and defines the 
 * UART bus drivers to transmit or receive data. 
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes driver, wake-up module, and set high-speed operation mode.
 *
 * ## Application Task
 * Transmitter/Receiver task depends on uncommented code.
 * Receiver logging each received byte to the UART for data logging,
 * while transmitted send messages every 2 seconds.
 *
 * ## Additional Function
 * - static void canbus_clear_app_buf ( void ) - Function clears memory of app_buf.
 * - static err_t canbus_process ( void ) - The general process of collecting presponce
 *   that a module sends.
 *
 * @author Nenad Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "canbus.h"

#define PROCESS_BUFFER_SIZE 200

// #define TRANSMIT
#define RECIEVER

static canbus_t canbus;
static log_t logger;

static char app_buf[ PROCESS_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
static int32_t app_buf_len = 0;
static int32_t app_buf_cnt = 0;
unsigned char demo_message[ 9 ] = { 'M', 'i', 'k', 'r', 'o', 'E', 13, 10, 0 };

/**
 * @brief CAN Bus clearing application buffer.
 * @details This function clears memory of application buffer and reset it's length and counter.
 * @note None.
 */
static void canbus_clear_app_buf ( void );

/**
 * @brief CAN Bus data reading function.
 * @details This function reads data from device and concatenates data to application buffer.
 *
 * @return @li @c  0 - Read some data.
 *         @li @c -1 - Nothing is read.
 *         @li @c -2 - Application buffer overflow.
 *
 * See #err_t definition for detailed explanation.
 * @note None.
 */
static err_t canbus_process ( void );

void application_init ( void ) {
    log_cfg_t log_cfg;        /**< Logger config object. */
    canbus_cfg_t canbus_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.

    canbus_cfg_setup( &canbus_cfg );
    CANBUS_MAP_MIKROBUS( canbus_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag  = canbus_init( &canbus, &canbus_cfg );
    if ( init_flag == UART_ERROR ) {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }

    canbus_default_cfg ( &canbus );
    app_buf_len = 0;
    app_buf_cnt = 0;
    log_info( &logger, " Application Task " );
    Delay_ms ( 100 );
    
    canbus_set_high_speed_mode( &canbus );
    Delay_ms ( 100 );
    
    #ifdef TRANSMIT
    
        log_printf( &logger, "    Send data:    \r\n" );
        log_printf( &logger, "      MikroE      \r\n" );
        log_printf( &logger, "------------------\r\n" );
        log_printf( &logger, "  Transmit data   \r\n" );
        Delay_ms ( 1000 );

    #endif
        
    #ifdef RECIEVER

        log_printf( &logger, "   Receive data  \r\n" );
        Delay_ms ( 1000 ); 
        Delay_ms ( 1000 );
    
    #endif
        
    log_printf( &logger, "------------------\r\n" );
}

void application_task ( void ) {
   #ifdef TRANSMIT
    
        canbus_send_data( &canbus, demo_message );
        log_printf( &logger, "\t%s", demo_message );
        Delay_ms ( 1000 ); 
        Delay_ms ( 1000 );
        log_printf( &logger, "------------------\r\n" );    
    
    #endif
    
    #ifdef RECIEVER
    
        canbus_process( );

        if ( app_buf_len > 0 ) {
            log_printf( &logger, "%s", app_buf );
            canbus_clear_app_buf(  );
        }
    
    #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;
}

static void canbus_clear_app_buf ( void ) {
    memset( app_buf, 0, app_buf_len );
    app_buf_len = 0;
    app_buf_cnt = 0;
}

static err_t canbus_process ( void ) {
    int32_t rx_size;
    char rx_buff[ PROCESS_BUFFER_SIZE ] = { 0 };

    rx_size = canbus_generic_read( &canbus, rx_buff, PROCESS_BUFFER_SIZE );

    if ( rx_size > 0 ) {
        int32_t buf_cnt = 0;

        if ( app_buf_len + rx_size >= PROCESS_BUFFER_SIZE ) {
            canbus_clear_app_buf( );
            return CANBUS_ERROR;
        } else {
            buf_cnt = app_buf_len;
            app_buf_len += rx_size;
        }

        for ( int32_t rx_cnt = 0; rx_cnt < rx_size; rx_cnt++ ) {
            if ( rx_buff[ rx_cnt ] != 0 ) {
                app_buf[ ( buf_cnt + rx_cnt ) ] = rx_buff[ rx_cnt ];
            } else {
                app_buf_len--;
                buf_cnt--;
            }

        }
        return CANBUS_OK;
    }
    return CANBUS_ERROR;
}

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

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