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30 分钟

使用PI4IOE5V96248和ATmega328P改变数据采集管理和控制方式

一台设备,多个端口:I/O扩展触手可及!

Expand 13 Click with Arduino UNO Rev3

已发布 6月 26, 2024

点击板

Expand 13 Click

开发板

Arduino UNO Rev3

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega328P

使用我们的多端口I/O扩展器提升您的自动化项目性能,确保各种输入和输出设备之间的无缝和同步数据交换。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Expand 13 Click基于PI4IOE5V96248,这是一款由Diodes Incorporated提供的48位低压转换通用远程I/O扩展器。当需要额外的I/O时,该端口扩展器是一个简单的解决方案,同时保持最小的互连。它特别适用于系统监控应用、工业控制器和便携式设备。PI4IOE5V96248具有6通道配置,内置电平转换功能,使其在需要不兼容I/O电压之间通信的电源系统中具有高度灵活性。PI4IOE5V96248具有低功耗,并包括具有高电流驱动能力的锁存输出,可直接驱动LED。PI4IOE5V96248的所有端口都是完全独立的,可以用作输入或输出端口,而无需使用控

制信号来控制数据方向。输入数据在读取模式下从端口传输到MCU,而输出数据在写入模式下传输到端口,其中每次数据传输必须包含六个字节的倍数。Expand 13 Click通过标准I2C两线接口与MCU通信,以读取数据和配置设置,最大频率为1MHz。此外,它还允许通过将标记为ADDR SEL的SMD跳线置于标记为0和1的适当位置来选择其I2C从地址的最低有效位。这样,PI4IOE5V96248通过将SMD跳线置于适当位置,提供了64种不同I2C地址的选择。除了I2C通信外,还使用了两个连接到mikroBUS™插座引脚的GPIO引脚。连接到mikroBUS™插座

RST引脚的复位引脚用于将PI4IOE5V96248寄存器置于默认状态,而连接到mikroBUS™插座INT引脚的中断可以配置为中断,以通知主机MCU任何端口上的传入数据,而无需通过I2C总线进行通信。此Click board™可以通过VCC SEL跳线选择3.3V或5V逻辑电压水平工作。这样,3.3V和5V的MCU都可以正确使用通信线。此外,此Click board™配备了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。

Expand 13 Click top side image
Expand 13 Click bottom side 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

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
Reset
PD2
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
Interrupt
PC3
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PC5
SCL
I2C Data
PC4
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Expand 13 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
Arduino UNO Rev3 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
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 Expand 13 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • expand13_enable_device - 此功能通过将RST引脚设置为高逻辑状态来启用设备

  • expand13_write_all_ports - 此功能将所需数据写入所有6个端口

  • expand13_read_all_ports - 此功能读取所有6个端口的状态

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 Expand13 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of Expand 13 click board, 
 * by writing data to all six ports and then reading back the status of the ports. 
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and enables the click board.
 *
 * ## Application Task
 * Sets the pins of all ports and then reads and displays their status on the 
 * USB UART approximately once per second.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "expand13.h"

static expand13_t expand13;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    expand13_cfg_t expand13_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.
    expand13_cfg_setup( &expand13_cfg );
    EXPAND13_MAP_MIKROBUS( expand13_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == expand13_init( &expand13, &expand13_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    expand13_enable_device ( &expand13 );
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    uint8_t port_value[ 6 ] = { 0 };
    uint16_t pin_num = 0;
  
    for ( pin_num = EXPAND13_PIN_0_MASK; pin_num <= EXPAND13_PIN_7_MASK; pin_num <<= 1 )
    {
        if ( !expand13_get_int_pin ( &expand13 ) )
        {
            log_printf( &logger, " External input has occurred.\r\n" );
        }
        
        memset ( port_value, pin_num, 6 );
        expand13_write_all_ports( &expand13, port_value );
        
        expand13_read_all_ports( &expand13, port_value );
        for ( uint8_t cnt = EXPAND13_PORT_0; cnt <= EXPAND13_PORT_5; cnt++ )
        {
            log_printf( &logger, " Status port %d : 0x%.2X\r\n", ( uint16_t ) cnt, ( uint16_t ) port_value[ cnt ] );
        }
        log_printf( &logger, "\n" );
        Delay_ms( 1000 );
    }
}

void main ( void ) 
{
    application_init( );

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

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

额外支持

资源

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