初学者
10 分钟

使用CP2110和ATmega328P简化USB与UART设备之间的数据传输

瞬间完成从USB到UART的转换!

USB UART 5 Click with Arduino UNO Rev3

已发布 6月 27, 2024

点击板

USB UART 5 Click

开发板

Arduino UNO Rev3

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega328P

通过 USB 转 UART 魔术革新您的数据通信项目 – 这是一种紧凑高效的解决方案,能够快速且无缝地连接您的设备。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

USB UART 5 Click 基于 CP2110,这是一款来自 Silicon Labs 的单芯片 HID USB 到 UART 桥接控制器。CP2110 中的 USB 功能控制器是符合 USB 2.0 标准的全速设备,集成了 USB 收发器、一次性可编程 ROM 和异步串行数据总线 (UART),集成在一个紧凑的封装中。CP2110 的 UART 功能包括支持 300 到 1Mbps 的波特率、硬件流控制、RS-485 支持以及用户定义的用于状态和控制信息的 GPIO 信号。USB 功能控制器管理 USB 和 UART 之间的所有数据传输、USB 主控制器生成的命令请求以及用于控制 UART 和 GPIO 引脚功能的命令。CP2110 使用标准的 USB HID 设备类,大多数操作系统原生支

持。此设备无需安装自定义驱动程序。此外,CP2110 还支持用于电源管理目的的 USB 挂起和恢复模式。当在 mikroBUS™ 插座的 SPD 引脚上检测到挂起信号时,CP2110 进入挂起模式。进入挂起模式时,SPD 信号被断言,但在复位条件(RST 引脚)之后,直到 USB 枚举期间设备配置完成,也可以断言 SPD 信号。SPD 引脚在设备处于挂起状态时检测到高电平逻辑,在设备处于正常模式时检测到低电平逻辑,这也通过标记为 CONNECTED 的红色 LED 进行视觉指示。此 Click board™ 还具有 8 个 GPIO 信号,位于未填充的引脚排上,用户定义用于状态和控制信息。四个 GPIO 信号支持备用功能,

包括从 24MHz 到 47kHz 的可配置时钟输出 (CLK)、RS-485 收发器控制以及 TX 和 RX LED 切换功能。此外,由于 CP2110 能够在 USB 总线电压的帮助下通过内部稳压器为其所有部分提供足够的电源,USB UART 5 Click 可以在 USB 供电配置中工作。要选择这种工作模式,必须将跳线 PWR SEL 切换到标记为 VBUS 的位置。此 Click board™ 只能在 3.3V 逻辑电压水平下运行。在使用具有不同逻辑电平的 MCU 之前,板必须进行适当的逻辑电压电平转换。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。

USB UART 5 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

Suspend Mode
PC0
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
NC
NC
PWM
UART CTS
PC3
INT
UART TX
PD0
TX
UART RX
PD1
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

USB UART 5 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 USB UART 5 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • usbuart5_generic_write - USB UART 5 数据写入功能

  • usbuart5_generic_read - USB UART 5 数据读取功能

  • usbuart5_reset_device - USB UART 5 重置设备功能

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 USB UART 5 Click Example.
 *
 * # Description
 * This example reads and processes data from USB UART 5 Click board™.
 * 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, wake-up module, and performs the default configuration.
 *
 * ## Application Task
 * Any data which the host PC sends via HidUartExample 
 * will be sent over USB to the Click board and then it will be read and 
 * echoed back by the MCU to the PC where the terminal program will display it.
 * Results are being sent to the UART Terminal, where you can track their changes.
 *
 * @note 
 * Make sure to download and install 
 * CP2110/4 Software package for Windows/Mac/Linux on the host PC.
 *
 * @author Nenad Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "usbuart5.h"

static usbuart5_t usbuart5;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    usbuart5_cfg_t usbuart5_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.
    usbuart5_cfg_setup( &usbuart5_cfg );
    USBUART5_MAP_MIKROBUS( usbuart5_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( UART_ERROR == usbuart5_init( &usbuart5, &usbuart5_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }

    usbuart5_default_cfg ( &usbuart5 );
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    char rx_data = 0;
    if ( usbuart5_generic_read ( &usbuart5, &rx_data, 1 ) )
    {
        if ( usbuart5_generic_write ( &usbuart5, &rx_data, 1 ) )
        {
            log_printf( &logger, "%c", rx_data );
        }
    }
}

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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