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基于MCP3564和STM32F446RE,增强您的项目的自定义ADC解决方案

革新您的数据采集

ADC 9 Click with Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

ADC 9 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F446RE

体验我们的ADC的强大功能,发现您一直以来所忽略的细节。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

ADC 9 Click 基于Microchip的MCP3564,这是一款24位Δ-Σ模数转换器,具有可编程的数据速率,高达153.6ksps。MCP3564完全可配置,具有32到98304的过采样率(OSR)和1/3倍到64倍的增益。它包括一个内部序列器(SCAN模式),具有多个监控通道和一个24位定时器,可以在不需要MCU通信的情况下自动创建转换循环序列。先进的安全功能,如CRC和寄存器映射锁,可以确保配置锁定和完整性以及通信数据完整性,以适应安全环境。ADC 9 Click配备20 MHz SPI兼容串行接口。通信通过8位命令简化,包括各种连续读/写模式和24/32位多数据格式,这些格式可以通过8位、16位或32位MCU的直接内存访问(DMA)访

问。噪声值通常随着温度的升高而增加,因为热噪声在所有OSR大于32时占主导地位。对于高OSR设置(>512),热噪声占主导地位,并且与绝对温度的平方根成正比增加。噪声性能也是测量持续时间的函数。对于短时间测量(连续样本数较少),峰峰噪声通常会降低,因为峰值因子(RMS噪声与峰峰噪声的比率)减少。这一特性仅是由于噪声分布本质上是高斯分布的结果。ADC 9 Click 使用MCP3564 IC,具有完全可配置的模拟输入双多路复用器,可以选择哪个输入连接到Δ-Σ ADC的两个差分输入引脚(VIN+/VIN-)中的每一个。这些多路复用器中的每一个都包括相同的输入选择可能性,因此ADC可以转换任何所需的输入电压

组合。模拟多路复用器包括并联的低电阻输入开关,根据输入通道选择打开或关闭。它们的电阻相比于ADC的输入阻抗(由VIN+/VIN- ADC输入上的采样电容器的充放电引起)可以忽略不计。ADC 9 Click 还具有MCP1501,这是Microchip用于精密数据采集系统的低漂移带隙基准电压。带隙使用基于斩波的放大器,有效地将漂移降低到零。此Click板™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,板上必须进行适当的逻辑电压电平转换。此外,该Click板™配备了一个包含函数和示例代码的库,可以用作进一步开发的参考。

ADC 9 Click top side image
ADC 9 Click bottom side image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32F446RE 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 STM32F446RE MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

512

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

131072

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
Master Clock
PC8
PWM
Interrupt/Modulator Data
PC14
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

ADC 9 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 STM32F446RE 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
Nucleo-64 with STM32XXX MCU Access MB 1 Mini B Conn - 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
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 9 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • adc9_write_fast_cmd - 此函数用于执行快速命令。

  • adc9_read_def_adc - 此函数用于在默认数据格式应用时读取ADC值。

  • adc9_volt_calc - 此函数用于基于ADC值计算电压。

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 
 * \brief Adc9 Click example
 * 
 * # Description
 * This click is 8th channel analog to digital converter expansion board, usefull for projects 
 * where we have demand for multi channel ADC conversion such as microcontrollers with small 
 * number or none analog inputs. It offers integrated features, such as internal oscillator, 
 * temperature sensor and burnout sensor detection, in order to reduce system component count 
 * and total solution cost. 
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initalizes SPI driver, resets and starts the device, and makes an initial log.
 * 
 * ## Application Task  
 * This is an example that shows the capabilities of the ADC 9 click by calculating voltage level 
 * based on ADC from channels 0(positive) and 1(negative), and logs the result.
 * 
 * ## Additional Function
 * - void measurement_init ( adc9_t *ctx, adc9_rw_t *rw ) - Measurement Initialization function 
 * is used to easily apply desired settings, in this case device is set to read ADC value 
 * from channels 0 (positive) and 1 (negative) with default data format, gain, boost and internal clock.
 * 
 * ## NOTE
 * Depending on the VOLT SEL jumper position on the click board the user needs to set VREF 
 * macro value (mV) in the code.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "adc9.h"

#define VREF  2048

// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES

static adc9_t adc9;
static adc9_rw_t adc9_rw;
static log_t logger;

int32_t adc_value;
float m_volts;

// ------------------------------------------------------- ADDITIONAL FUNCTIONS

// Measurement Initialization function
void measurement_init ( adc9_t *ctx, adc9_rw_t *rw )
{
    uint8_t cfg_data;
    uint32_t cfg_data_l;
    uint32_t dummy_data;

    rw->dev_adr = ADC9_DEVICE_ADR;
    rw->reg = ADC9_REG_ADC_DATA;
    rw->cmd = ADC9_CMD_INC_READ;
    adc9_read_u32( ctx, rw, &dummy_data );
    Delay_ms( 1 );

    rw->reg = ADC9_REG_CFG_0;
    cfg_data = ADC9_CFG_0_VREF_SEL_0 | ADC9_CFG_0_CLK_SEL_2 |
               ADC9_CFG_0_CS_SEL_0 | ADC9_CFG_0_MODE_CONV;
    adc9_write_u8( ctx, rw, cfg_data );
    Delay_ms( 1 );

    rw->reg = ADC9_REG_CFG_1;
    cfg_data = ADC9_CFG_1_PRE_1 | ADC9_CFG_1_OSR_32 | ADC9_CFG_1_DITHER_DEF;
    adc9_write_u8( ctx, rw, cfg_data );
    Delay_ms( 1 );

    rw->reg = ADC9_REG_CFG_2;
    cfg_data = ADC9_CFG_2_BOOST_X_1 | ADC9_CFG_2_GAIN_X_1 | ADC9_CFG_2_AZ_MUX_DIS | 
               ADC9_CFG_2_AZ_VREF_EN | ADC9_CFG_2_AZ_FREQ_HIGH;
    adc9_write_u8( ctx, rw, cfg_data );
    Delay_ms( 1 );

    rw->reg = ADC9_REG_CFG_3;
    cfg_data = ADC9_CFG_3_CONV_MODE_CONT | ADC9_CFG_3_DATA_FORMAT_DEF | 
               ADC9_CFG_3_CRC_FORMAT_16 | ADC9_CFG_3_CRC_COM_DIS | ADC9_CFG_3_CRC_OFF_CAL_EN |
               ADC9_CFG_3_CRC_GAIN_CAL_EN;
    adc9_write_u8( ctx, rw, cfg_data );
    Delay_ms( 1 );

    rw->reg = ADC9_REG_MUX;
    cfg_data = ADC9_MUX_VIN_POS_CH0 | ADC9_MUX_VIN_NEG_CH1;
    adc9_write_u8( ctx, rw, cfg_data );
    Delay_ms( 1 );

    cfg_data_l = 0;
    rw->reg = ADC9_REG_SCAN;
    adc9_write_u24( ctx, rw, cfg_data_l );
    Delay_ms( 1 );

    cfg_data_l = 0;
    rw->reg = ADC9_REG_OFFSET_CAL;
    adc9_write_u24( ctx, rw, cfg_data_l );
    Delay_ms( 1 );

    cfg_data_l = 0x00800000;
    rw->reg = ADC9_REG_GAIN_CAL;
    adc9_write_u24( ctx, rw, cfg_data_l );
    Delay_ms( 1 );

    cfg_data_l = 0x00900F00;
    rw->reg = ADC9_RSV_REG_W_A;
    adc9_write_u24( ctx, rw, cfg_data_l );
    Delay_ms( 1 );
}

// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    adc9_cfg_t cfg;

    /** 
     * 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.

    adc9_cfg_setup( &cfg );
    ADC9_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    uint8_t err_flag = adc9_init( &adc9, &cfg );
    if ( ADC9_INIT_ERROR == err_flag )
    {
        log_info( &logger, "---- Error Init ----" );
        for ( ; ; );
    }

    adc9_default_cfg( &adc9, &adc9_rw );
    
    Delay_ms( 1000 );
}

void application_task ( void )
{
    measurement_init( &adc9, &adc9_rw );
    
    while ( adc9_irq_pin_state( &adc9 ) );
    
    adc9_rw.reg = ADC9_DEVICE_ADR;
    adc9_read_def_adc ( &adc9, &adc9_rw, &adc_value );

    log_printf( &logger, "ADC Value : %ld\r\n" , adc_value );
    
    m_volts = adc9_volt_calc ( &adc9, adc_value, VREF, 1 );
    log_printf( &logger, "Voltage in milivolts : %.2f\r\n", m_volts );

    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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