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30 分钟

使用ADuM341E和ATmega328确保无缝数据传输

SPI隔离器:可靠数据传输的关键

SPI Isolator 4 Click with Arduino UNO Rev3

已发布 6月 27, 2024

点击板

SPI Isolator 4 Click

开发板

Arduino UNO Rev3

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega328

此隔离器可在具有不同接地参考的系统之间架起桥梁,确保数据准确无误地传输且不受干扰。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

SPI Isolator 4 Click 基于 Analog Devices 的 ADuM341E,这是一款为串行外设接口优化的四通道数字隔离器。该隔离组件通过结合高速和 CMOS 技术,提供卓越的性能特性。它使用高频载波通过 iCoupler 芯片级变压器线圈传输数据,这些线圈被聚酰亚胺隔离层分隔开。其数据通道是独立的,并提供多种配置,具有 5kVrms 的耐压等级。通过使用开/关键控(OOK)技术和差分架构,ADuM341E 具有非常低的传播延迟和高速。它在 2.25V 到 5.5V 的外部供电电压范围内运行,与低电压系

统兼容,并能够跨越隔离屏障实现电压转换功能。ADuM341E 架构设计具有高共模瞬变抗扰度(CMTI)和高抗电噪声及磁干扰能力。与其他光耦器件不同,DC 准确性在没有输入逻辑转换的情况下也能得到保证。提供了两种不同的失效保护选项,当输入电源未应用或输入被禁用时,输出进入预定状态。SPI Isolator 4 Click 通过 SPI 串行接口与 MCU 通信,最大数据传输速率为 100Mbps。该 Click board™ 还配有一个 SDO 线路启用控制引脚,标记为 EN1,连接到 mikroBUS™ 

插座的 PWM 引脚。当 EN1 处于高电平状态时,SDO 线被启用;当 EN1 处于低电平状态时,SDO 线被禁用至高阻态。该 Click board™ 可以在 3.3V 或 5V 逻辑电压水平下运行,通过 VCC SEL 跳线选择。这样,3.3V 和 5V 的 MCU 都可以正确使用通信线路。此外,该 Click board™ 配备了包含易于使用的函数和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

SPI Isolator 4 Click top side image
SPI Isolator 4 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

32

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
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
SPI SDO Signal Enable
PD6
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 4 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 SPI Isolator 4 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • spiisolator4_generic_write - SPI Isolator 4 数据写入功能

  • spiisolator4_generic_read - SPI Isolator 4 数据读取功能

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 SPIIsolator4 Click example
 *
 * # Description
 * This library contains API for the SPI Isolator 4 Click driver.
 * This demo application shows an example of an SPI Isolator 4 Click wired 
 * to the nvSRAM 4 Click for reading Device ID.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initialization of SPI module and log UART.
 * After driver initialization, the app sets the default configuration.
 *
 * ## Application Task
 * This is an example that shows the use of an SPI Isolator 4 Click board™.
 * Logs Device ID of the nvSRAM 4 Click wired to the SPI Isolator 4 board™.  
 * Results are being sent to the Usart Terminal where you can track their changes.
 *
 * ## Additional Function
 * - static void get_device_id ( void )
 *
 * @author Mikroe Team
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "spiisolator4.h"

static spiisolator4_t spiisolator4;
static log_t logger;
static uint32_t device_id;

static void get_device_id ( void ) {
    uint8_t rx_data[ 4 ];
    
    spiisolator4_generic_read( &spiisolator4, 0x9F, &rx_data[ 0 ], 4 );
    
    device_id = rx_data[ 0 ];
    device_id <<= 8;
    device_id |= rx_data[ 1 ];
    device_id <<= 8;
    device_id |= rx_data[ 2 ];
    device_id <<= 8;
    device_id |= rx_data[ 3 ];
}

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;                    /**< Logger config object. */
    spiisolator4_cfg_t spiisolator4_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.

    spiisolator4_cfg_setup( &spiisolator4_cfg );
    SPIISOLATOR4_MAP_MIKROBUS( spiisolator4_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag  = spiisolator4_init( &spiisolator4, &spiisolator4_cfg );
    if ( SPI_MASTER_ERROR == init_flag )
    {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }

    spiisolator4_default_cfg ( &spiisolator4 );
    log_info( &logger, " Application Task " );
    log_printf( &logger, "--------------------------\r\n" ); 
    Delay_ms ( 100 );
}

void application_task ( void )
{
    get_device_id( );
    log_printf( &logger, "  Device ID : 0x%.8LX\r\n", device_id ); 
    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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