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使用CD74HC4067和STM32F446RE在模拟多路复用中取得非凡成功

终极模拟切换解决方案

Analog MUX Click with Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

Analog MUX Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F446RE

通过我们的16通道输入切换解决方案,在复杂系统中实现对模拟信号的精确控制,该解决方案专为各行业的高性能应用优化。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Analog MUX Click 基于德州仪器的CD74HC4067,这是一款高速CMOS逻辑16通道模拟多路复用器/解复用器。它支持3.3V和5V电源以及轨到轨操作,能够在各种应用中使用。四个控制引脚将十六个输入中的一个切换到单个输出。标记为S0、S1、S2和S3的控制引脚路由到mikroBUS™,可以由3.3V和5V MCU操作。这些引脚分别连接到mikroBUS™的RST、PWM、INT和CS引脚,而来自多路复用器的公共输出引脚连接到mikroBUS™的AN引脚。CD74HC4067 IC是一种数字控制的模拟开关,利用硅栅

CMOS技术实现与LSTTL类似的操作速度,并具有标准CMOS集成电路的低功耗。上述模拟多路复用器/解复用器控制可能在电源电压范围内变化的模拟电压。超低泄漏电流确保未被S0、S1、S2和S3引脚选择的输入信号没有干扰。低串扰还确保一个通道上的信号不受其他通道引起的干扰的影响。为了防止同时在输出端切换两个输入,采用了断开优先于连接的切换动作。这确保了IC和Click板™本身的可靠操作。Analog MUX Click 也是一个双向开关,允许任何模拟输入用作输出,反之亦然。开关具有低“导通”电阻和

低“关断”泄漏。所有输入通道都可以轻松连接到两个9极弹簧式端子块,无需使用任何其他工具,如螺丝刀。关于CD74HC4067的更多信息可以在附带的数据手册中找到。然而,该Click板™配备了一个包含易于使用的函数和用法示例的库,可以用作开发参考。此Click板™可以通过VCC SEL跳线选择3.3V或5V逻辑电压水平。这种方式,3.3V和5V的MCU都可以正确使用通信线路。此外,该Click板™配备了一个包含易于使用的函数和示例代码的库,可以用作进一步开发的参考。

Analog MUX Click top side image
Analog MUX 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

Common Output
PC0
AN
Control pin 0
PC12
RST
Control pin 3
PB12
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Control pin 1
PC8
PWM
Control pin 2
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!”

原理图

Analog MUX 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

通过调试模式的应用程序输出

1. 一旦代码示例加载完成,按下 "DEBUG" 按钮将启动构建过程,并将其编程到创建的设置上,然后进入调试模式。

2. 编程完成后,IDE 中将出现一个带有各种操作按钮的标题。点击绿色的 "PLAY" 按钮开始读取通过 Click board™ 获得的结果。获得的结果将在 "Application Output" 标签中显示。

DEBUG_Application_Output

软件支持

库描述

该库包含 Analog MUX Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • analogmux_get_voltage - 通用读取电压函数

  • analogmux_set_channel - 此函数设置MUX上的活动通道

开源

代码示例

这个示例可以在 NECTO Studio 中找到。欢迎下载代码,或者您也可以复制下面的代码。

/*!
 * \file 
 * \brief AnalogMUX Click example
 * 
 * # Description
 * This example showcases how to initialize, configure and use the Analog MUX click module. 
 * The click switches one of the 16 inputs to output so the adc value of that input 
 * can be read on the COM (AN) pin. The RST, PWM, CS and INT are used as control output pins. 
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * This function initializes and configures the logger and click modules.
 * 
 * ## Application Task  
 * This function reads ADC value and voltage from channel 0 (AN0) and shows the results 
 * on the USB UART every 2 seconds. 
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "analogmux.h"

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

static analogmux_t analogmux;
static log_t logger;

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    analogmux_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 );
    Delay_100ms( );
    log_info( &logger, "---- Application Init ----" );

    //  Click initialization.

    analogmux_cfg_setup( &cfg );
    ANALOGMUX_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    analogmux_init( &analogmux, &cfg );

    analogmux_set_channel( &analogmux, ANALOGMUX_CHANNEL_0 );
    log_printf( &logger, " Channel 0 enabled\r\n" );
    log_printf( &logger, " -------------------\r\n" );
}

void application_task ( void )
{
    uint16_t tmp;
    float val;

    tmp = analogmux_generic_read( &analogmux );
    
    log_printf( &logger, " ADC value : %u\r\n", tmp );

    val = analogmux_generic_read_voltage( &analogmux );

    log_printf( &logger, " Voltage: %.3f mV\r\n", val );
    log_printf( &logger, " -------------------\r\n" );

    Delay_ms( 2000 );
}

void main ( void )
{
    application_init( );

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

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

额外支持

资源

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