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30 分钟

使用ISO7741和ATmega328P为您的项目提供SPI隔离

信号隔离的无声英雄

SPI Isolator 2 Click with Arduino UNO Rev3

已发布 6月 27, 2024

点击板

SPI Isolator 2 Click

开发板

Arduino UNO Rev3

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega328P

使用我们的SPI隔离器,您可以有效地断开电路不同部分之间的电气连接,防止干扰、噪声和电压不匹配,这些问题可能会中断数据传输。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

SPI Isolator 2 Click基于ISO7741,这是一款由德州仪器提供的高性能四通道数字隔离器,能够实现高达5000Vrms的电隔离。它在低功耗下提供高电磁抗扰度和低辐射,同时隔离数字I/O。该模块具有三个正向通道和一个反向通道,为隔离的SPI数据通信提供了紧凑的解决方案。每个隔离通道都有一个逻辑输入和输出缓冲器,由双电容二氧化硅绝缘屏障隔开。ISO7741数字隔离器使用单端CMOS逻辑切换技术,通过隔离屏障传输数字数据。发射器通过隔离屏障发送高频载波来表示一种数字状态,不发送信号来表示另一

种数字状态。经过高级信号调理后,接收器解调信号并通过缓冲级产生输出。如果启用引脚处于低逻辑状态,输出信号将进入高阻抗状态。SPI Isolator 2 Click通过SPI串行接口与MCU通信,最大数据速率为100 Mbps。此Click板™还配备了两侧各两个使能引脚,可用于将各自的输出置于高阻抗状态,以便进行多主驱动应用并降低功耗。ISO7741数字侧的使能引脚标记为EN1,连接到mikroBUS™插座的RST引脚,而另一使能引脚连接到隔离侧的外部连接器,标记为EN2。除了连接到隔离SPI数据通信线路的连接器外,

此Click板™还有另一个外部电源供应终端。电压范围为2.25V至5.5V,适用于3.3V和5V的MCU。ISO7741还可以阻挡高电压,隔离地线,并防止数据总线或其他电路上的噪声电流进入本地地线并损坏敏感电路。此Click板™可以通过VCC SEL跳线选择使用3.3V或5V逻辑电压水平。这样,3.3V和5V的MCU都可以正确使用通信线路。此外,这款Click板™配备了一个包含易用函数和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

SPI Isolator 2 Click top side image
SPI Isolator 2 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
Enable
PD2
RST
SPI Chip Select
PB2
CS
SPI Clock
PB5
SCK
SPI Data OUT
PB4
MISO
SPI Data IN
PB3
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
NC
NC
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

SPI Isolator 2 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 SPI Isolator 2 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • spiisolator2_output_enable - 该功能启用或禁用ISO7741的输出(隔离)

  • spiisolator2_set_cmd - 该功能向ISO7741发送所需命令

  • spiisolator2_write_byte - 该功能将数据字节写入ISO7741的目标8位寄存器地址

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 SPIIsolator2 Click example
 *
 * # Description
 * This is an example that demonstrates the use of the SPI Isolator 2 click board.
 * This board uses the ISO7741 which provides high electromagnetic immunity and low
 * emissions at low power consumption while isolating digital I/Os. In this example,
 * we write and then read data from the connected EEPROM 5 click to the SPI Isolator 2
 * click board.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes SPI, begins to write log, set write/read memory address, enable output.
 *
 * ## Application Task
 * Enables write to EEPROM, then writes the specified text message, and reads it back.
 * All data is being displayed on the USB UART where you can track the program flow.
 *
 * @author Jelena Milosavljevic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "spiisolator2.h"

static spiisolator2_t spiisolator2;
static log_t logger;
static uint8_t demo_data[ 7 ] = { 'M', 'i', 'k', 'r', 'o', 'E', 0 };
static uint8_t read_data[ 7 ] = { 0 };
static uint32_t memory_address = 1234;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;                         /**< Logger config object. */
    spiisolator2_cfg_t spiisolator2_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.
    spiisolator2_cfg_setup( &spiisolator2_cfg );
    SPIISOLATOR2_MAP_MIKROBUS( spiisolator2_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( SPI_MASTER_ERROR == spiisolator2_init( &spiisolator2, &spiisolator2_cfg ) ) 
    {        
        log_error( &logger, " Application Init Error. \r\n" );
        log_info( &logger, " Please, run program again... \r\n" );
        for ( ; ; );
    }
    Delay_ms( 100 );

    spiisolator2_output_enable( &spiisolator2, SPIISOLATOR2_OUT_ENABLE );
    log_info( &logger, " Application Task " );
    Delay_ms( 100 );
}

void application_task ( void ) 
{
    spiisolator2_set_cmd( &spiisolator2, SPIISOLATOR2_EEPROM5_CMD_WREN );
    Delay_ms( 10 );

    spiisolator2_multi_write( &spiisolator2, 
                              ( ( uint32_t ) SPIISOLATOR2_EEPROM5_CMD_WRITE << 24 ) | memory_address, 4, demo_data, 7 );
    log_printf( &logger," Write data : %s\r\n", demo_data );
    log_printf( &logger, "- - - - - - - - - - -\r\n" );
    Delay_ms( 100 );

    spiisolator2_multi_read( &spiisolator2, 
                             ( ( uint32_t ) SPIISOLATOR2_EEPROM5_CMD_READ << 24 ) | memory_address, 4, read_data, 7 );
    Delay_ms( 1000 );
    
    log_printf( &logger, " Read data  : %s\r\n", read_data );
    log_printf( &logger, "---------------------\r\n" );
    Delay_ms( 5000 );
}

void main ( void ) 
{
    application_init( );

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

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

额外支持

资源

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