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使用BD41000AFJ-C和STM32F446RE进入CXPI通信的新纪元

超越通信极限

CXPI Click with Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

CXPI Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F446RE

我们的先进收发器无缝集成到CXPI网络中,能够在苛刻环境中实现高效可靠的汽车通信,优化数据交换。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

CXPI Click 基于 Rohm Semiconductor 的 BD41000AFJ-C,这是一款用于时钟扩展外设接口 (CXPI) 通信的收发器。BD41000AFJ-C 符合由日本汽车工程师学会 (JSAE) 制定的 CXPI 标准,即使在 HMI 系统中也能实现高度响应、可靠的多路通信,减少车辆重量并提高燃油效率。BD41000AFJ-C 的工作电压范围为 7V 至 18V,标记为 BAT,具有几种工作模式,每种模式由 mikroBUS™ 的 CS 引脚、BUS 引脚和 UART TX 引脚控制。除了 CODEC 模式外,它还具有内置的电源关闭、直通和 RX 直通模式,以实现节能控制。电源关闭模式通过不向除唤醒脉冲检测 (BUS) 和唤醒输入检测 (TX) 以外的电路供电来减少功耗。

直通模式不处理编码/解码。它只直接驱动 UART TX 到 BUS 和 BUS 到 UART RX 的信号。RX 直通模式在每个 BUS 上升沿反转 RX 输出。CODEC 模式是 CXPI 通信模式。标记为 EN 的 mikroBUS™ 插座的 CS 引脚应设置为高电平,以使芯片进入 CODEC 模式。BD41000AFJ-C 可以实现 3uA (典型值) 的静态电流,确保适用于汽车应用。因此,在非操作期间电池负载最小化,有助于提高能源节约。此外,高 ESD 抗性 (±8kV) 使实现低功耗、高可靠性的 CXPI 通信成为可能。此外,它还具有内置的故障保护功能,在检测到欠压或温度异常时暂停输出数据。CXPI Click 使用 UART 接口与 MCU 通信,传输速度范围为 

5kbps 至 20kbps,常用的 UART RX 和 TX 引脚用于数据传输。它还具有三个跳线,允许在 BD41000AFJ-C 的 MS 引脚上选择 CXPI 发射器模式到其标记为主 (Master) 或从 (Slave) 的适当位置。这可以通过使用标记为 MODE 的 SMD 跳线来完成。请注意,所有跳线必须放置在同一侧,否则 Click 板™ 可能无响应。该 Click 板™ 可以在 3.3V 或 5V 逻辑电压水平下工作,通过 VCC SEL 跳线选择。这样,既支持 3.3V 也支持 5V 的 MCU 都能正确使用通信线路。此外,该 Click 板™ 配备了包含易于使用的函数库和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

CXPI Click hardware overview 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
Enable
PB12
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Master Mode: Clock Input
PC8
PWM
Slave Mode: Clock Output
PC14
INT
UART TX
PA2
TX
UART RX
PA3
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

CXPI 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 CXPI Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • cxpi_send_command - 发送命令

  • cxpi_set_pwm_pin_state - 设置 PWM 引脚状态功能

  • cxpi_set_through_mode - 设置直通模式功能

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 CXPI Click Example.
 *
 * # Description
 * This is an example that demonstrates the use of the CXPI Click board.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes UART driver.
 * In addition to this module is placed inside transmitter/receiver working mode
 * cappable of transmission/receive the data.
 *
 * ## Application Task
 * Transmitter/Receiver task depend on uncommented code
 * Receiver logging each received byte to the UART for data logging,
 * while transmitted send messages every 5 seconds.
 *
 * ## Additional Function
 * - static void cxpi_clear_current_rsp_buf ( void )
 * - static void cxpi_process ( void )
 *
 * @author Stefan Ilic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "cxpi.h"

#define PROCESS_COUNTER 10
#define PROCESS_RX_BUFFER_SIZE 100
#define PROCESS_PARSER_BUFFER_SIZE 100

//#define DEMO_APP_RECEIVER
#define DEMO_APP_TRANSMITTER

static cxpi_t cxpi;
static log_t logger;

static char current_rsp_buf[ PROCESS_PARSER_BUFFER_SIZE ];
unsigned char demo_message[ 9 ] = { 'M', 'i', 'k', 'r', 'o', 'E', 13, 10, 0 };

/**
 * @brief CXPI clearing application buffer.
 * @details This function clears memory of application buffer and resets it's length and counter.
 */
static void cxpi_clear_current_rsp_buf ( void );

/**
 * @brief CXPI data reading function.
 * @details This function reads data from device and concatenates data to application buffer.
 */
static void cxpi_process ( void );

void application_init ( void ) {
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    cxpi_cfg_t cxpi_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 );

    // Click initialization.

    cxpi_cfg_setup( &cxpi_cfg );
    CXPI_MAP_MIKROBUS( cxpi_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag  = cxpi_init( &cxpi, &cxpi_cfg );
    if ( UART_ERROR == init_flag ) {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }
    log_info( &logger, " Application Task " );
    cxpi_set_through_mode( &cxpi );

#ifdef DEMO_APP_TRANSMITTER
    log_printf( &logger, "------------------\r\n" );
    log_printf( &logger, "    Send data:    \r\n" );
    log_printf( &logger, "      MikroE      \r\n" );
    Delay_ms ( 1000 );
#elif defined DEMO_APP_RECEIVER
    log_printf( &logger, "------------------\r\n" );
    log_printf( &logger, "   Receive data  \r\n" );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
#else
    # error PLEASE SELECT TRANSMIT OR RECEIVE MODE!!!
#endif

    log_printf( &logger, "------------------\r\n" );
}

void application_task ( void ) {
#ifdef DEMO_APP_TRANSMITTER
    cxpi_send_command( &cxpi, &demo_message[ 0 ] );
    log_printf( &logger, " Sent data : %s",  &demo_message[ 0 ] );
    log_printf( &logger, "------------------\r\n" ); 
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
#elif defined DEMO_APP_RECEIVER
    cxpi_process( );
    if ( current_rsp_buf > 0 ) {
        log_printf( &logger, "%s", current_rsp_buf );
        cxpi_clear_current_rsp_buf( );
    }
#else
    # error PLEASE SELECT TRANSMIT OR RECEIVE MODE!!!
#endif
}

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;
}

static void cxpi_clear_current_rsp_buf ( void ) {
    memset( current_rsp_buf, 0, PROCESS_PARSER_BUFFER_SIZE );
}

static void cxpi_process ( void ) {
    int16_t rsp_size;
    uint16_t rsp_cnt = 0;

    char uart_rx_buffer[ PROCESS_RX_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
    uint8_t check_buf_cnt;
    uint8_t process_cnt = PROCESS_COUNTER;

    // Clear parser buffer
    memset( current_rsp_buf, 0 , PROCESS_PARSER_BUFFER_SIZE ); 

    while( process_cnt != 0 ) {
        rsp_size = cxpi_generic_read( &cxpi, &uart_rx_buffer, PROCESS_RX_BUFFER_SIZE );

        if ( rsp_size > 0 ) {
            // Validation of the received data
            for ( check_buf_cnt = 0; check_buf_cnt < rsp_size; check_buf_cnt++ ) {
                if ( uart_rx_buffer[ check_buf_cnt ] == 0 ) {
                    uart_rx_buffer[ check_buf_cnt ] = 13;
                }
            }
            // Storages data in parser buffer
            rsp_cnt += rsp_size;
            if ( rsp_cnt < PROCESS_PARSER_BUFFER_SIZE ) {
                strncat( current_rsp_buf, uart_rx_buffer, rsp_size );
            }

            // Clear RX buffer
            memset( uart_rx_buffer, 0, PROCESS_RX_BUFFER_SIZE );
        } else {
            process_cnt--;
            // Process delay 
            Delay_ms ( 100 );
        }
    }
}

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

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资源

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