中级
30 分钟

使用AMC1100和ATmega328P确保准确的信号转换,同时保持电气隔离

隔离释放,信号保障

ISO ADC 3 Click with Arduino UNO Rev3

已发布 6月 24, 2024

点击板

ISO ADC 3 Click

开发板

Arduino UNO Rev3

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega328P

使用我们高质量的隔离式A/D转换器,提升性能并保护您的系统。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

ISO ADC 3 Click基于德州仪器的AMC1100,这是一款精密隔离放大器,其输出与输入电路由二氧化硅屏障隔开,高度抗磁干扰。AMC1100可以与隔离电源一起使用,以防止高共模电压线上的噪声电流进入本地地面并干扰或损坏敏感电路。它具有线性、高输入共模抑制比和低直流误差和漂移等特点,使其成为工业应用中的高性能隔离放大器,在此类应用中,用户和子系统必须受到高电压电位的保护。AMC1100由一个Δ-Σ调制器输入级组成,包括一个内部参考电压和时钟发生器。调制器和时钟信号输出通过集成的电容隔离屏障不同

地传输,该屏障将高电压和低电压领域隔离开来。二氧化硅电容隔离屏障支持较高水平的磁场免疫力。这些隔离器通过隔离屏障上的两个电容器将数据信号差分传输,每个电容器由上金属板和硅底板形成,二者之间是硅二氧化物介质。接收到的比特流和时钟信号由具有8倍标称增益的三阶模拟滤波器同步和处理,以差分输出形式呈现。AMC1100的模拟信号可以直接应用于MCP3221,这是一款来自Microchip的具有12位分辨率的逐次逼近A/D转换器,它通过2线I2C兼容接口与MCU通信。该设备提供一个单端输入,功耗低。数据可以在标准模式下

以100kbit/s和快速模式下以400kbit/s传输。此外,使用MCP3221在连续转换模式下,最大采样率可达22.3kSPS,时钟频率为400 kHz。它还具有两个输入端口,标记为VIN和VEXT。VEXT代表放大器的高侧电源,而另一个代表AMC1100的非反向模拟输入。两个输入端口都允许正常操作,输入电压的最大值为5.5V。此 Click board™ 可以通过VCC SEL跳线选择3.3V或5V逻辑电压电平。这样,既可以使3.3V和5V能力的MCU正确使用通信线。但是,该 Click board™ 配备有一个包含易于使用的功能和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

ISO ADC 3 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

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
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
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

ISO ADC 3 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 ISO ADC 3 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • isoadc3_read_data - 该函数用于从MCP3221读取原始数据。

  • isoadc3_read_voltage - 该函数用于计算ADC的电压水平。

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 ISOADC3 Click example
 *
 * # Description
 * This example shows the capabilities of the ISO ADC 3 Click.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initalizes I2C driver and makes an initial log.
 *
 * ## Application Task
 * Measures ADC voltage level and prints it via USB UART terminal.

 * @author Stefan Ilic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "isoadc3.h"

static isoadc3_t isoadc3;
static log_t logger;

uint16_t voltage;

void application_init ( void ) {
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    isoadc3_cfg_t isoadc3_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.
    isoadc3_cfg_setup( &isoadc3_cfg );
    ISOADC3_MAP_MIKROBUS( isoadc3_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag = isoadc3_init( &isoadc3, &isoadc3_cfg );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == init_flag ) {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }

    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) {
    voltage = isoadc3_read_voltage( &isoadc3, ISOADC3_VREF_3V3 );
    log_printf( &logger, " ADC voltage Level: %d mV \r\n", voltage );
    log_printf( &logger, "------------------------\r\n" );
    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

额外支持

资源

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