通过实施我们的CMOS模拟多路复用器来优化您的UART接口并简化串行数据通信,该多路复用器允许四个远程RS-232收发器高效共享单个UART连接。
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硬件概览
它是如何工作的?
UART MUX 2 Click基于MAX399,这是一款精确的CMOS模拟多路复用器,可实现来自Analog Devices的伪多路RS232传输。此多路复用器允许多个通道(在本例中为四个)共享单个UART接口。它提供快速的切换速度,转换时间小于250ns,导通电阻小于100Ω,同时保持CMOS逻辑输入兼容性和快速切换。双四对一多路复用器允许MAX3221收发器与连接到Click板™上部标记为UART0-UART3的四个远程收发器形成网络。电路的电源电压范围(3V至5.5V)使其兼容3V和5V逻辑。MAX399直接从MAX3221的电源端子接收电源,其±5.5V输出来自内部电荷泵。多路复用器处
理轨到轨信号,因此从MAX3221获取电源可确保RS232信号无论幅度如何都能直接通过。UART MUX Click通过MAX3221使用UART接口与MCU通信进行数据传输。MAX3221可以以高达250 kbps的数据速率运行,同时保持符合RS232的输出电平。通道选择通过一组特定的GPIO引脚执行,这些引脚标记为A0和A1,分别路由到mikroBUS™插座的CS和RST引脚。例如,选择通道1使得MAX3221可以与UART0通信,而不被UART1至UART3加载。远程收发器内的下拉电阻将未选择的接收器输出强制到已知状态。除了通道选择之外,该Click板™还具有自动关机功
能,当ON和OFF引脚为高电平时可以关闭,该引脚路由到mikroBUS™插座的PWM和AN引脚。此外,它使用mikroBUS™的中断引脚标记为INV作为无效指示器,使与RS232的接口变得简单易用,指示是否存在有效的RS232信号。此Click板™可以通过VCC SEL跳线选择在3.3V或5V逻辑电压水平下工作。这样,具有3.3V和5V能力的MCU都可以正确使用通信线路。此外,该Click板™配有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。
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。
微控制器概述
MCU卡片 / MCU
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
Arduino Mega 的 Click Shield 配备了四个 mikroBUS™ 插槽,其中两个是 Shuttle 连接器,允许所有的 Click board™ 设备与 Arduino Mega 板轻松连接。Arduino Mega 板采用了AVR 8位微控制器,具有先进的RISC架构,54个数字 I/O 引脚,并且兼容 Arduino™,为原型设计和创建多样化应用提供了无限的可能性。该板通过 USB 连接方便地进行控制和供电,以便在开箱即用时高效地对 Arduino Mega 板进行编程和调试,另外还需要将额外的 USB 电缆连接到板上的 USB B 端口。通过集成的 ATmega16U2 程序器简化项目开发,并利用丰富的 I/O 选项和扩展功能释放创造力。有八个开关,您可以将其用作输入,并有八个 LED,可用作 MEGA2560 的输出。此外,该 shield 还具有来自 Microchip 的高精度缓冲电压参考 MCP1501。该参考电压默认通过板底部的 EXT REF 跳线选择。您可以像通常在 Arduino Mega 板上那样选择外部参考电压。还有一个用于测试目的的 GND 钩子。另外,还有四个额外的 LED,分别是 PWR、LED(标准引脚 D13)、RX 和 TX LED,连接到 UART1(mikroBUS™ 1 插槽)。此 Click Shield 还具有几个开关,执行诸如选择 mikroBUS™ 插槽上模拟信号的逻辑电平以及选择 mikroBUS™ 插槽本身的逻辑电压级别等功能。此外,用户还可以使用现有的双向电平转换器,无论 Click board™ 是否以3.3V或5V逻辑电压级别运行,都可以使用任何 Click board™。一旦您将 Arduino Mega 板与 Click Shield for Arduino Mega 连接,就可以访问数百个使用3.3V或5V逻辑电压级别工作的 Click board™。
使用的MCU引脚
mikroBUS™映射器
“仔细看看!”
Click board™ 原理图
一步一步来
项目组装
实时跟踪您的结果
应用程序输出
此款Click板可通过两种方式进行接口连接和监控:
Application Output
- 在调试模式下,使用“Application Output”窗口进行实时数据监控。按照本教程正确设置它。
UART Terminal
- 通过UART终端使用USB to UART converter监控数据有关详细说明,请查看本教程。
软件支持
库描述
该库包含 UART MUX 2 Click 驱动程序的 API。
关键功能:
uartmux2_set_operation_mode
- UART MUX 2 设置操作模式函数uartmux2_set_channel
- UART MUX 2 设置通道函数uartmux2_send_data
- UART MUX 2 数据写入函数
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 UART MUX 2 Click Example.
*
* # Description
* This library contains API for UART MUX 2 Click driver.
* This example transmits/receives and processes data from UART MUX 2 clicks.
* The library initializes and defines the UART bus drivers
* to transmit or receive data.
*
* The demo application is composed of two sections :
*
* ## Application Init
* Initializes driver and set UART channel module.
*
* ## Application Task
* Transmitter/Receiver task depend on uncommented code.
* Receiver logging each received byte to the UART for data logging,
* while transmitted send messages every 2 seconds.
*
* ## Additional Function
* - static void uartmux2_clear_app_buf ( void ) - Function clears memory of app_buf.
* - static err_t uartmux2_process ( void ) - The general process of collecting presponce
* that a module sends.
*
* @author Nenad Filipovic
*
*/
#include "board.h"
#include "log.h"
#include "uartmux2.h"
#define PROCESS_BUFFER_SIZE 200
#define TRANSMITTER
// #define RECIEVER
static uartmux2_t uartmux2;
static log_t logger;
static uint8_t uart_ch;
static char app_buf[ PROCESS_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
static int32_t app_buf_len = 0;
static int32_t app_buf_cnt = 0;
unsigned char demo_message[ 9 ] = { 'M', 'i', 'k', 'r', 'o', 'E', 13, 10, 0 };
/**
* @brief UART MUX 2 clearing application buffer.
* @details This function clears memory of application buffer and reset it's length and counter.
* @note None.
*/
static void uartmux2_clear_app_buf ( void );
/**
* @brief UART MUX 2 data reading function.
* @details This function reads data from device and concats data to application buffer.
*
* @return @li @c 0 - Read some data.
* @li @c -1 - Nothing is read.
* @li @c -2 - Application buffer overflow.
*
* See #err_t definition for detailed explanation.
* @note None.
*/
static err_t uartmux2_process ( void );
void application_init ( void ) {
log_cfg_t log_cfg; /**< Logger config object. */
uartmux2_cfg_t uartmux2_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_printf( &logger, "\r\n Application Init \r\n" );
// Click initialization.
uartmux2_cfg_setup( &uartmux2_cfg );
UARTMUX2_MAP_MIKROBUS( uartmux2_cfg, MIKROBUS_1 );
err_t init_flag = uartmux2_init( &uartmux2, &uartmux2_cfg );
if ( init_flag == UART_ERROR ) {
log_error( &logger, " Application Init Error. " );
log_info( &logger, " Please, run program again... " );
for ( ; ; );
}
uartmux2_default_cfg ( &uartmux2 );
app_buf_len = 0;
app_buf_cnt = 0;
log_printf( &logger, "\r\n Application Task \r\n" );
log_printf( &logger, "------------------\r\n" );
Delay_ms( 500 );
#ifdef TRANSMITTER
log_printf( &logger, " Send data: \r\n" );
log_printf( &logger, " mikroE \r\n" );
log_printf( &logger, "------------------\r\n" );
log_printf( &logger, " Transmit data \r\n" );
Delay_ms( 1000 );
#endif
#ifdef RECIEVER
uart_ch = UARTMUX2_CHANNEL_0;
log_printf( &logger, " Receive data \r\n" );
log_printf( &logger, " UART%u \r\n", ( uint16_t ) uart_ch );
uartmux2_set_channel( &uartmux2, uart_ch );
Delay_ms( 2000 );
#endif
log_printf( &logger, "------------------\r\n" );
}
void application_task ( void ) {
#ifdef TRANSMITTER
for ( uart_ch = UARTMUX2_CHANNEL_0; uart_ch <= UARTMUX2_CHANNEL_3; uart_ch++ ) {
uartmux2_set_channel( &uartmux2, uart_ch );
Delay_ms( 100 );
uartmux2_send_data( &uartmux2, demo_message );
log_printf( &logger, " UART%u : ", ( uint16_t ) uart_ch );
for ( uint8_t cnt = 0; cnt < 9; cnt ++ ) {
log_printf( &logger, "%c", demo_message[ cnt ] );
Delay_ms( 100 );
}
}
log_printf( &logger, "------------------\r\n" );
Delay_ms( 100 );
#endif
#ifdef RECIEVER
uartmux2_process( );
if ( app_buf_len > 0 ) {
log_printf( &logger, "%s", app_buf );
uartmux2_clear_app_buf( );
}
#endif
}
void main ( void ) {
application_init( );
for ( ; ; ) {
application_task( );
}
}
static void uartmux2_clear_app_buf ( void ) {
memset( app_buf, 0, app_buf_len );
app_buf_len = 0;
app_buf_cnt = 0;
}
static err_t uartmux2_process ( void ) {
int32_t rx_size;
char rx_buff[ PROCESS_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
rx_size = uartmux2_generic_read( &uartmux2, rx_buff, PROCESS_BUFFER_SIZE );
if ( rx_size > 0 ) {
int32_t buf_cnt = 0;
if ( app_buf_len + rx_size >= PROCESS_BUFFER_SIZE ) {
uartmux2_clear_app_buf( );
return -2;
} else {
buf_cnt = app_buf_len;
app_buf_len += rx_size;
}
for ( int32_t rx_cnt = 0; rx_cnt < rx_size; rx_cnt++ ) {
if ( rx_buff[ rx_cnt ] != 0 ) {
app_buf[ ( buf_cnt + rx_cnt ) ] = rx_buff[ rx_cnt ];
} else {
app_buf_len--;
}
}
return 0;
}
return -1;
}
// ------------------------------------------------------------------------ END