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30 分钟

使用MCP4728和STM32F410RB在各种应用中解码、表达和放大数据

赋能数据表达

DAC 4 Click with Nucleo 64 with STM32F410RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

DAC 4 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F410RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F410RB

专为精确设计,它将数字洞察转化为模拟现实,实现无缝通信和决策。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

DAC 4 Click 基于 MCP4728,这是一款来自 Microchip 的四通道 12 位电压输出数模转换器 (DAC),具有非易失性存储器 (EEPROM)。其板载精密输出放大器使其能够实现轨到轨的模拟输出摆幅。 DAC 输入代码、设备配置位和 I2C 地址位可使用 I2C 串行接口命令编程到非易失性存储器 (EEPROM) 中。非易失性存储器功能使 DAC 设备能够在断电期间保存 DAC 输入代码,从而使 DAC 输出在上电后立即可用,具有保存的设置。 MCP4728 设备具有高精度内部电压参考 (VREF = 2.048V)。用户可以选择内部参考,也可以为每个

通道单独使用外部参考(VDD)。这使得 ADC 4-click 在各种应用中具有良好的灵活性。通过设置配置寄存器位,每个通道可以单独在正常模式或掉电模式下操作。在掉电模式下,掉电通道中的大多数内部电路都关闭以节省功耗,输出放大器可以配置为呈现已知的低、中或高电阻输出负载。该设备还包括一个上电复位 (POR) 电路,以确保可靠的上电,并具有用于 EEPROM 编程电压的板载电荷泵。 MCP4728 具有四个输出引脚,连接到输出端子块 (TB1 和 TB2)。 DAC 的输出范围为 0V 至 VREF 或 0V至 2×VREF。 与主 MCU 的通信通过

两线 I2C 兼容串行接口建立,支持标准 (100 kHz)、快速 (400 kHz) 或高速 (3.4 MHz) 模式。 I2C 线路 (SCL 和 SDA) 被引导到专用的 mikroBUS™ 引脚。 LDA 引脚是多用途 GPIO:它可以用作同步输入或设备 I2C 地址选择。 RDY 引脚还可以可选地用于监控 EEPROM 编程活动的状态。 此 Click board™ 可以选择 3.3V 或 5V 逻辑电压电平,通过 VCC SEL 跳线选择。 这样,3.3V 和 5V 的 MCU 都可以正确使用通信线路。 此外,该 Click board™ 配备了包含易于使用的功能和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

DAC 4 Click top side image
DAC 4 Click bottom side 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
NC
NC
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Multipurpose Pin
PC8
PWM
Data Ready
PC14
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PB8
SCL
I2C Data
PB9
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

DAC 4 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
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 这个库包含了DAC 4 Click 驱动程序的 API。

关键函数:

  • dac4_voltage_reference_set - 设置通道电压参考值

  • dac4_gain_set - 写入通道增益值

  • dac4_data_report - 读取通道数据并形成报告

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 Dac4 Click example
 * 
 * # Description
 * This application enables usage of digital to analog converter.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes I2C driver, executes general call reset and wake up commands.
 * 
 * ## Application Task  
 * Changes the output voltage of channels every 3 seconds, and displays
 * the channels status on the USB UART.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "dac4.h"

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

static dac4_t dac4;
static log_t logger;

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

void dac4_log_report ( uint8_t channel_no )
{
    dac4_channel_setting_t dac4_channel_buffer[ 8 ];

    dac4_data_report ( &dac4, dac4_channel_buffer );
    channel_no *= 2;
    
    log_printf( &logger, "--- Power ON bit: " );
    switch ( dac4_channel_buffer[ channel_no ].por_bit )
    {
        case 0:
        {
            log_printf( &logger,"Power OFF\r\n" );
            break;
        }
        case 1:
        {
            log_printf( &logger, "Power ON\r\n" );
            break;
        }
        default :
        {
            break;
        }
    }

    log_printf( &logger, "--- V reference    : " );
    switch ( dac4_channel_buffer[ channel_no ].voltage_reference )
    {
        case DAC4_VREF_EXTERNAL:
        {
            log_printf( &logger, "External\r\n" );
            break;
        }
        case DAC4_VREF_INTERNAL:
        {
            log_printf( &logger, "Internal\r\n" );
            break;
        }
        default :
        {
            break;
        }
    }

    log_printf( &logger, "--- Power mode     : " );
    switch ( dac4_channel_buffer[ channel_no ].power_mode )
    {
        case DAC4_MODE_NORMAL:
        {
            log_printf( &logger, "Normal\r\n" );
            break;
        }
        case DAC4_MODE_1kOhm:
        {
            log_printf( &logger, "1 kOhm\r\n" );
            break;
        }
        case DAC4_MODE_100kOhm:
        {
            log_printf( &logger, "100 kOhm\r\n" );
            break;
        }
        case DAC4_MODE_500kOhm:
        {
            log_printf( &logger, "500 kOhm\r\n" );
            break;
        }
        default :
        {
            break;
        }
    }

    log_printf( &logger, "--- Gain value     : " );
    switch ( dac4_channel_buffer[ channel_no ].gain_value )
    {
        case DAC4_MODE_NORMAL:
        {
            log_printf( &logger, "1x Gain\r\n" );
            break;
        }
        case DAC4_MODE_1kOhm:
        {
            log_printf( &logger, "2x Gain\r\n" );
            break;
        }
        default :
        {
            break;
        }
    }
    
    log_printf( &logger, "--- DAC input data : %d  [0-4095]\r\n", dac4_channel_buffer[ channel_no ].dac_input_data );
    log_printf( &logger, "-------------------------------------\r\n" );
}

void dac4_set_output ( uint8_t channel_set )
{
    dac4_channel_setting_t dac4_channel_x;
    static uint16_t aux_dac_input_data = 0;
    
    dac4_channel_x.channel_select = channel_set;
    dac4_channel_x.udac_bit = DAC4_UPDATE;
    dac4_channel_x.voltage_reference = DAC4_VREF_EXTERNAL;
    dac4_channel_x.power_mode = DAC4_MODE_NORMAL;
    dac4_channel_x.gain_value = DAC4_GAIN_x1;
    dac4_channel_x.dac_input_data = aux_dac_input_data;

    if ( 0 != dac4_single_write( &dac4, &dac4_channel_x ) )
    {
        log_printf( &logger, "--- Fatal ERROR !!! \r\n" );
    }
    else
    {
        log_printf( &logger, "------------------------------------- \r\n" );
        log_printf( &logger, "--- Output setup done \r\n" );
        log_printf( &logger, "------------------------------------- \r\n" );
        aux_dac_input_data += 500;
        if ( aux_dac_input_data > 4095 )
        {
            aux_dac_input_data = 0;
        }
    }
}

void dac4_channel_report ( )
{
    log_printf( &logger, "\r\n -----> Channel A \r\n" );
    dac4_set_output( DAC4_CHANNEL_A );
    dac4_log_report( 0 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    
    log_printf( &logger, "\r\n -----> Channel B \r\n" );
    dac4_set_output( DAC4_CHANNEL_B );
    dac4_log_report( 1 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    
    log_printf( &logger, "\r\n -----> Channel C \r\n" );
    dac4_set_output( DAC4_CHANNEL_C );
    dac4_log_report( 2 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    
    log_printf( &logger, "\r\n -----> Channel D \r\n" );
    dac4_set_output( DAC4_CHANNEL_D );
    dac4_log_report( 3 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
}

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    dac4_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.

    dac4_cfg_setup( &cfg );
    DAC4_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    dac4_init( &dac4, &cfg );
    log_info( &logger, "---- Application ----" );

    Delay_ms ( 500 );
    dac4_general_call_reset( &dac4 );
    Delay_ms ( 500 );
    dac4_general_call_wake_up( &dac4 );
    Delay_ms ( 500 );

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

void application_task ( void )
{
    dac4_channel_report( );
}

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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