初学者
10 分钟

使用XR34350和ATmega328P无缝集成多种通信协议

将UART信号转换为RS-232、RS-422和RS-485的语言

RS Transceiver Click with Arduino UNO Rev3

已发布 6月 27, 2024

点击板

RS Transceiver Click

开发板

Arduino UNO Rev3

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega328P

在通信标准的世界中,我们的 UART 解决方案充当了通用翻译器,使 UART 与 RS-232、RS-422 和 RS-485 接口之间的对话顺畅无阻。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

RS Transceiver Click 基于 MaxLinear 的 XR34350,这是一款具有内部终端和宽输出摆幅的 RS-232/RS-422/RS-485 串行收发器。它是一款先进的多协议收发器,具有双协议串行端口,支持 RS-232 或 RS-485/RS-422。RS-485/RS-422 模式在半双工和全双工配置中均具有一个驱动器和一个接收器(1TX/1RX),高速驱动器的操作速度高达 20Mbps。RS-485 和 RS-422 均为 2 线协议,其中 RS-485 可以有多个指挥设备和监听器,而 RS-422 只能有一个指挥设备和多个监听器。RS-232 模式具有三个驱动器和五个接收器(3TX/5RX),支持所有八个信号。在 RS-232 模式下,其数据速率可达 1Mbps。所有收发器驱动器在任何模式下均可限制到 250Kbps,从而将电磁干扰降至最低。XR34350 消除了在多个串行协议共

享单个连接器或一对线路时设计终端电阻的需要。它集成了终端电阻和开关控制,因此可以通过单个引脚将其切入和切出电路。RS-485/RS-422 接收器输入是高阻抗的,而 RS-232 接收器输入是下拉的,允许在单个通信总线上连接多达 256 个设备。RS Transceiver 使用标准 UART 接口与主 MCU 通信,通常使用的 UART RX 和 TX。此外,UART 流控制引脚 CTS 和 RTS 也可在 mikroBUS™ 插座上使用。收发器可以通过 RST 引脚复位,并可以通过 SLW 引脚激活限制。由于 mikroBUS™ 插座引脚有限,RS Transceiver 包括德州仪器的 TCA9536,这是一个带有配置寄存器的远程 4 位 IO 扩展器,为主 MCU 提供额外的四个 I/O。TCA9536 通过标准 I2C 串行接口与主 MCU 通信,支持高达 1MHz 的快速模式。使用此 I/O 扩展

器,可以通过收发器的 DIR1 引脚设置半双工或全双工模式。有两个模式引脚 MODE0 和 MODE1,可以用来选择环回模式、半双工 RS-485 模式 #1、RS-232 模式和全双工 RS-485/422 模式 #1 之间的一种模式。Term 引脚仅适用于半双工和全双工 RS-485/RS-422 模式,因为它启用内部终端电阻。此 Click board™ 上有两个额外的连接头。下方的连接头提供收发器的 GND、L1、L4、L6 和 L9 引脚,上方的连接头提供 RS-485 信号,用于测试全双工和半双工模式。这些信号也可在 DE-9 连接器上使用。此 Click board™ 可以通过 VCC SEL 跳线选择 3.3V 或 5V 逻辑电压电平进行操作。这样,3.3V 和 5V 的 MCU 都可以正确使用通信线路。此外,此 Click board™ 配备了包含易于使用的函数和示例代码的库,可用于进一步开发。

RS Transceiver 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 Cable Female-to-Female (2m) 电缆是建立设备之间可靠串行数据连接的必备工具。这条电缆两端均配有 DB9 母头连接器,使其能够在计算机、路由器、交换机和其他串行设备之间实现无缝连接。电缆长度为 2 米,提供灵活的布置选项而不会影响数据传输质量。该电缆经过精密制作,确保一致且可靠的数据交换,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,这条电缆的耐用结构和坚固连接器都能保证稳定的连接。使用 2 米 DB9 母对母电缆简化您的数据通信需求,这是一个高效解决方案,旨在轻松高效地满足您的串行连接要求。

RS Transceiver Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
Reset
PD2
RST
UART RTS
PB2
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Slew Rate Limiting
PD6
PWM
UART CTS
PC3
INT
UART TX
PD0
TX
UART RX
PD1
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

RS Transceiver 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 RS Transceiver Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • rstransceiver_set_op_mode - RS 收发器设置操作模式功能。

  • rstransceiver_mode_full_duplex - RS 收发器设置全双工模式功能。

  • rstransceiver_device_enable - RS 收发器启用设备功能。

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 RS Transceiver Click example
 *
 * # Description
 * This example reads and processes data from RS Transceiver Click board™.
 * The library also includes a function for selecting the desired operating mode, 
 * enabling/disabling the receiver or driver and data writing or reading.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initialization of I2C and UART module and log UART.
 * After driver initialization, default settings turn on the device.
 *
 * ## Application Task
 * This example demonstrates the use of the RS Transceiver Click board™.
 * The app shows the device configured in loopback mode,
 * sends a "MikroE" message, reads the received data and parses it.
 * Results are being sent to the UART Terminal, where you can track their changes.
 *
 * @author Nenad Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "rstransceiver.h"

#define DEMO_MESSAGE "\r\nMikroE\r\n"
#define PROCESS_BUFFER_SIZE 20

static rstransceiver_t rstransceiver;
static log_t logger;

static char app_buf[ PROCESS_BUFFER_SIZE ] = { 0 };

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    rstransceiver_cfg_t rstransceiver_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.
    rstransceiver_cfg_setup( &rstransceiver_cfg );
    RSTRANSCEIVER_MAP_MIKROBUS( rstransceiver_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == rstransceiver_init( &rstransceiver, &rstransceiver_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    Delay_ms ( 100 );
    
    if ( RSTRANSCEIVER_ERROR == rstransceiver_default_cfg ( &rstransceiver ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
    Delay_ms ( 100 );
}

void application_task ( void ) 
{
    if ( 0 < rstransceiver_generic_write( &rstransceiver, DEMO_MESSAGE, strlen( DEMO_MESSAGE ) ) )
    {
        if ( 0 < rstransceiver_generic_read( &rstransceiver, app_buf, strlen( DEMO_MESSAGE ) ) )
        {
            log_printf( &logger, "%s", app_buf );
            memset( app_buf, 0, PROCESS_BUFFER_SIZE );
            Delay_ms ( 1000 );
            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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