初学者
10 分钟

使用AMC131M03和STM32F410RB同时测量和数字化多个模拟通道的数据

三通道、24位ΔΣ(Delta-Sigma)ADC,具备同时采样功能

ISO ADC 7 Click with Nucleo 64 with STM32F410RB MCU

已发布 11月 13, 2024

点击板

ISO ADC 7 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F410RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F410RB

多通道数据采集,具有强大的5000-VRMS隔离和先进的滤波功能,适用于电力计量器和电池管理系统

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

ISO ADC 7 Click基于德州仪器的AMC131M03,一款具有同步采样能力的三通道24位ΔΣ(delta-sigma)ADC,专为需要精确多通道数据采集的应用而设计,例如电表、电池管理系统、电动汽车充电站和断路器。AMC131M03包含一个基于二氧化硅(SiO2)的电容隔离屏障,提供5000-VRMS隔离(通过UL1577认证),持续1分钟,为工业和高压应用提供出色的磁场免疫能力和增强的安全性。此外,AMC131M03符合低EMI标准(CISPR-11和CISPR-25),确保在严格电磁兼容性要求的环境中可靠运行。AMC131M03的每个通道(AIN0-AIN2)都内置了数字抽取滤波器,该滤波器解调ΔΣ调制器的输出,使每通道的数据速率高达64kSPS,且保持高分辨率。该滤波器显著减少量化噪声,提供广泛的动态范围。此外,通道之间样本的相对相位可以调整,补偿传感器响应中的相位

延迟。此外,调制器的频率来自可选的时钟源,用户可以通过CLK SEL开关进行配置,选择4.096 MHz或8.192 MHz。主时钟通过XEN引脚激活。可编程的时钟分频器提供了在应用中优化调制器频率的灵活性,从而进一步提升设备的性能。因此,数字抽取滤波器通过滤除带外噪声提高了信噪比,提升了精度和效率。AMC131M03还集成了低漂移内部电压基准和高精度可编程增益放大器(PGA),提供高达128的增益。当PGA增益超过4时,其集成的预充电缓冲器确保了高输入阻抗,能够精确测量小幅度信号。ADC还集成了负电荷泵,使绝对输入电压低至1.3V,非常适合测量接近地电平信号的单端电源系统。此Click板™通过标准的SPI接口与主控MCU通信。其他控制引脚包括RST引脚,可用作复位或多台AMC131M03设备的同步引脚,以及RDY引脚,作为数据准备好的中断

信号。这些功能允许灵活和同步的多通道数据采集,确保精确的时间和数据完整性。AMC131M03的一个关键特性是其集成了温度传感器,支持内部和外部温度测量。AIN2输入通道与温度传感器复用,用户可以通过寄存器设置在内部和外部感应模式之间进行选择。Click板™上的AIN2 SEL跳线允许选择外部温度系数(TC)元件类型。在“EXT”位置时,跳线启用外部正温度系数(PTC)或负温度系数(NTC)元件的使用,而“NTC”位置激活板载NTC传感器以进行直接温度测量。此Click板™可以通过VCC SEL跳线选择3.3V或5V逻辑电压水平进行操作。因此,3.3V和5V的MCU都可以正确使用通信线路。此外,此Click板™配备了包含易于使用的函数库和可作为进一步开发参考的示例代码。

ISO ADC 7 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
Reset / Synchronization / ID SEL
PC12
RST
SPI Select / ID COMM
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
Main Clock Enable
PC8
PWM
Data Ready
PC14
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

ISO ADC 7 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 ISO ADC 7 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • isoadc7_read_voltage - 此函数读取所有三个通道的电压测量值。

  • isoadc7_read_data - 此函数读取状态寄存器和所有三个通道的原始数据。

  • isoadc7_set_gain - 此函数设置所有通道的增益级别。

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 ISO ADC 7 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of ISO ADC 7 Click board by reading and displaying
 * the voltage levels from 3 isolated analog input channels.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and performs the Click default configuration.
 * The full-scale voltage input range is set to +-1.2V for all channels.
 *
 * ## Application Task
 * Reads the voltage levels from all 3 isolated analog input channels and displays
 * the results on the USB UART once per second approximately.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "isoadc7.h"

static isoadc7_t isoadc7;
static log_t logger;

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    isoadc7_cfg_t isoadc7_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.
    isoadc7_cfg_setup( &isoadc7_cfg );
    ISOADC7_MAP_MIKROBUS( isoadc7_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( SPI_MASTER_ERROR == isoadc7_init( &isoadc7, &isoadc7_cfg ) )
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( ISOADC7_ERROR == isoadc7_default_cfg ( &isoadc7 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }

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

void application_task ( void )
{
    float ch0 = 0;
    float ch1 = 0;
    float ch2 = 0;
    if ( ISOADC7_OK == isoadc7_read_voltage ( &isoadc7, &ch0, &ch1, &ch2 ) )
    {
        log_printf ( &logger, " CH0: %.1f mV\r\n", ch0 );
        log_printf ( &logger, " CH1: %.1f mV\r\n", ch1 );
        log_printf ( &logger, " CH2: %.1f mV\r\n\n", ch2 );
        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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