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30 分钟

使用 TLA2518 和 STM32F410RB 确保模拟信号到数字格式的可靠转换

精度与转换的完美结合

ADC 20 Click with Nucleo 64 with STM32F410RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

ADC 20 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F410RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F410RB

使用我们的先进模数转换器升级您的设计,实现前所未有的精确度。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

ADC 20 Click基于德州仪器的TLA2518,这是一款小型、八通道、多路复用、12位、1-MSPS的模数转换器(ADC)。TLA2518具有用于ADC转换过程的内部振荡器,并支持通过单次转换启动平均多个数据样本。此外,内置的可编程平均滤波器输出16位结果,以提高分辨率,有助于减少来自模拟输入的噪声和主机MCU需要读取的数据样本数量。模拟输入通道选择可以自动排序,以简化与主机MCU的数字接口。此Click板™通过标准SPI接口与MCU通信,支持所有四种SPI兼容协议(SPI模式0、1、2和3),

以访问设备,并在所有配置下以高达60MHz的时钟速率运行,以管理信息和获取转换结果。如前所述,TLA2518在手动模式下上电,可以通过写入所需模式的配置寄存器配置为三种操作模式之一。手动模式允许主机MCU直接选择模拟输入通道,而在第二种即时操作模式下,模拟输入通道使用SDI信号的前五位设置,无需等待CS上升沿。这样,ADC在CS边缘采样新选择的通道,通道选择和ADC输出数据之间没有延迟。在第三种自动序列模式下,内部通道排序器在每次转换后将多路复用器切换到下一个模拟输

入通道。除了所有八个通道(包括侧面头上的通道)都可以用作模拟输入引脚之外,该板允许某些通道(此情况下为TLA2518的CH0、CH1、CH6和CH7通道)配置为数字输入、开漏数字输出和推挽数字输出。此Click板™可以通过VCC SEL跳线选择使用3.3V或5V逻辑电压电平。这样,3.3V和5V能力的MCU都可以正确使用通信线。此外,此Click板™配备了包含易于使用的函数和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

ADC 20 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32F410RB MCU 提供了一种经济高效且灵活的平台,供开发者探索新想法并原型设计他们的项目。该板利用 STM32 微控制器的多功能性,使用户能够为他们的项目选择最佳的性能与功耗平衡。它配备了 LQFP64 封装的 STM32 微控制器,并包含了如用户 LED(同时作为 ARDUINO® 信号)、用户和复位按钮,以及 32.768kHz 晶体振荡器用于精确的计时操作等基本组件。Nucleo-64 板设计考虑到扩展性和灵活性,它特有的 ARDUINO® Uno

V3 扩展连接器和 ST morpho 扩展引脚头,提供了对 STM32 I/O 的完全访问,以实现全面的项目整合。电源供应选项灵活,支持 ST-LINK USB VBUS 或外部电源,确保在各种开发环境中的适应性。该板还配备了一个具有 USB 重枚举功能的板载 ST-LINK 调试器/编程器,简化了编程和调试过程。此外,该板设计旨在简化高级开发,它的外部 SMPS 为 Vcore 逻辑供电提供高效支持,支持 USB 设备全速或 USB SNK/UFP 全速,并内置加密功能,提升了项目的功效

和安全性。通过外部 SMPS 实验的专用连接器、 用于  ST-LINK 的 USB 连接器以及 MIPI® 调试连接器,提供了更多的硬件接口和实验可能性。开发者将通过 STM32Cube MCU Package 提供的全面免费软件库和示例得到广泛支持。这些,加上与多种集成开发环境(IDE)的兼容性,包括 IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM 和 STM32CubeIDE,确保了流畅且高效的开发体验,使用户能够充分利用 Nucleo-64 板在他们的项目中的能力。

Nucleo 64 with STM32C031C6 MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

32768

你完善了我!

配件

Click Shield for Nucleo-64 配备了两个专有的 mikroBUS™ 插座,使得所有的 Click board™ 设备都可以轻松地与 STM32 Nucleo-64 开发板连接。这样,Mikroe 允许其用户从不断增长的 Click boards™ 范围中添加任何功能,如 WiFi、GSM、GPS、蓝牙、ZigBee、环境传感器、LED、语音识别、电机控制、运动传感器等。您可以使用超过 1537 个 Click boards™,这些 Click boards™ 可以堆叠和集成。STM32 Nucleo-64 开发板基于 64 引脚封装的微控制器,采用 32 位 MCU,配备 ARM Cortex M4 处理器,运行速度为 84MHz,具有 512Kb Flash 和 96KB SRAM,分为两个区域,顶部区域代表 ST-Link/V2 调试器和编程器,而底部区域是一个实际的开发板。通过 USB 连接方便地控制和供电这些板子,以便直接对 Nucleo-64 开发板进行编程和高效调试,其中还需要额外的 USB 线连接到板子上的 USB 迷你接口。大多数 STM32 微控制器引脚都连接到了板子左右边缘的 IO 引脚上,然后连接到两个现有的 mikroBUS™ 插座上。该 Click Shield 还有几个开关,用于选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平和 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器,使用任何 Click board™,无论 Click board™ 是否在 3.3V 或 5V 逻辑电压电平下运行。一旦将 STM32 Nucleo-64 开发板与我们的 Click Shield for Nucleo-64 连接,您就可以访问数百个工作于 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的 Click boards™。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
SPI Chip Select
PB12
CS
SPI Clock
PB3
SCK
SPI Data OUT
PB4
MISO
SPI Data IN
PB5
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

ADC 20 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 64 with STM32F410RB MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32F401RE MCU front image hardware assembly
LTE IoT 5 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
LTE IoT 5 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
Clicker 4 for STM32F4 HA 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 ADC 20 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • adc20_read_data - 该函数使用SPI串行接口读取两个字节的数据。

  • adc20_set_gpo_value - 该函数设置选定通道的GPO值。

  • adc20_read_gpio_value - 该函数读取GPIO引脚的值。

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 ADC 20 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of ADC 20 click board by displaying the state of 8 channels
 * configured as analog inputs (CH2-CH5), digital inputs (CH0-CH1) and digital outputs (CH6-CH7).
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and performs the click default configuration.
 *
 * ## Application Task
 * Starts the auto sequence mode, reads the 12bit ADC value from analog input channels (CH2-CH5) and
 * displays the values converted to voltage on the USB UART. After that, stops auto sequence mode and
 * toggles the state of digital output pins (CH6-CH7), then reads and displays the state of all GPIO pins.
 * 
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "adc20.h"

static adc20_t adc20;
static log_t logger;

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    adc20_cfg_t adc20_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.
    adc20_cfg_setup( &adc20_cfg );
    ADC20_MAP_MIKROBUS( adc20_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( SPI_MASTER_ERROR == adc20_init( &adc20, &adc20_cfg ) )
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( ADC20_ERROR == adc20_default_cfg ( &adc20 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void )
{
    adc20_start_auto_sequence ( &adc20 );
    for ( uint8_t ch_id = ADC20_CHANNEL_ID_2; ch_id <= ADC20_CHANNEL_ID_5; ch_id++ )
    {
        uint16_t adc_data = 0;
        if ( ADC20_OK == adc20_read_data ( &adc20, &adc_data ) )
        {
            float voltage = ( float ) ( adc_data >> ADC20_ADC_OFFSET ) / ADC20_RES_12BIT * ADC20_VREF_3V3;
            log_printf ( &logger, " AIN%u: %.2f V\r\n", ( adc_data & ADC20_CHANNEL_ID_MASK ), voltage );
        }
    }
    adc20_stop_auto_sequence ( &adc20 );
    static uint8_t out_logic_state = ADC20_GPIO_VALUE_LOW;
    if ( ADC20_OK == adc20_set_gpo_value ( &adc20, ( ADC20_CHANNEL_6 | ADC20_CHANNEL_7 ), out_logic_state ) )
    {
        uint8_t gpio_value = 0;
        if ( ADC20_OK == adc20_read_gpio_value ( &adc20, &gpio_value ) )
        {
            log_printf ( &logger, " GPIO state: 0x%.2X\r\n", gpio_value );
        }
    }
    out_logic_state = !out_logic_state;
    log_printf ( &logger, "\r\n" );
    Delay_ms ( 1000 );
}

void main ( void )
{
    application_init( );

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

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

额外支持

资源

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