初学者
10 分钟

使用ISO1228和STM32F446RE为各种应用提供隔离的数字输入信号

八通道隔离数字输入接收器,具有电流限制和LED指示

DIGI Isolator 2 Click with Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

DIGI Isolator 2 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F446RE

在各种应用领域(如可编程逻辑控制器和工业环境中的数字输入模块)中,保护和管理隔离的数字输入信号。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

DIGI Isolator 2 Click 基于德州仪器的 ISO1228,这是一款八通道隔离数字输入设备。此 Click board™ 上的 ISO1228 配置为下沉型输入。当数字输入超过输入电压阈值时,从数字输入引入的电流将转移到 LED。这一特性允许现场侧 LED 指示而无需额外的电力消耗。现场电源电压范围为 8.5V 到 36V,除了数字输入外,还可以通过螺丝端子连接。隔离器还具有断线检测、集成现场电源电压监测、跨隔离障碍的内置 CRC 检查等功能。在 DIGI Isolator 2 Click 上,您可以进行多种设置。ISO1228 支持内置数字低通滤波器,可以通过软件编程。您还可以通过两个 FILTER SEL 跳线进行编

程,这两个跳线支持三种输入状态(高、低、浮动),共计 9 个值。软件设置将覆盖 FILTER SEL 上的设置。如果发生故障,隔离器将点亮 FAULT LED。DIGI Isolator 2 Click 可以使用标准的 4 线 SPI 串行接口与主机 MCU 通信,支持高达 25MHz 的时钟频率。在使用 SPI 接口时,您可以通过 RST 引脚重置设备,并通过 EN 引脚控制使能功能。每当隔离器输入的数据发生变化时,INT 引脚将变为低电平。每当传输与主机 MCU 同步的信息时,SYN 引脚将被断言为高电平。SPI 接口支持可以通过 FUNC SEL B 跳线选择的突发模式。在并行模式下,四个 SPI 引脚以及 RST、SYN 和 INT

 将作为标准通用输入(隔离器输出)。ISO1228 的 OUT7 也用作突发模式跳线。在并行模式下,您应该让 FUNC SEL B 跳线浮动。此外,您不能使用 DIGI Isolator 2 Click 板的输入 6。通信的选择可以通过 FUNC SEL C 跳线进行。此 Click board™ 可以通过 VCC SEL 跳线选择 3.3V 或 5V 逻辑电压级别进行操作。这样,具有 3.3V 和 5V 功能的 MCU 都可以正确使用通信线。另外,此 Click board™ 配有包含易于使用功能和示例代码的库,可用于进一步开发。

DIGI Isolator 2 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

Enable Input
PC0
AN
Reset / 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
External sync
PC8
PWM
Interrupt
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

DIGI Isolator 2 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
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 DIGI Isolator 2 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • digiisolator2_enable_output - 此功能通过将 EN 引脚设置为高电平来启用输出。

  • digiisolator2_disable_output - 此功能通过将 EN 引脚设置为低电平来禁用输出。

  • digiisolator2_read_inputs - 此功能通过选定的驱动接口读取所有输入状态。

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 DIGI Isolator 2 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of DIGI Isolator 2 Click board by reading
 * and displaying the state of 8 digital input channels.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and enables isolator outputs.
 *
 * ## Application Task
 * Reads the state of 8 digital input channels in hex format where MSB represents
 * IN8 and LSB the channel IN1. The results are displayed on the USB UART every 500ms.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "digiisolator2.h"

static digiisolator2_t digiisolator2;
static log_t logger;

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    digiisolator2_cfg_t digiisolator2_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.
    digiisolator2_cfg_setup( &digiisolator2_cfg );
    DIGIISOLATOR2_MAP_MIKROBUS( digiisolator2_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( DIGIISOLATOR2_OK != digiisolator2_init( &digiisolator2, &digiisolator2_cfg ) )
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }

    digiisolator2_enable_output( &digiisolator2 );
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void )
{
    uint8_t input_data = 0;
    if ( DIGIISOLATOR2_OK == digiisolator2_read_inputs ( &digiisolator2, &input_data ) )
    {
        log_printf( &logger, " INPUT: 0x%.2X\r\n\n", ( uint16_t ) input_data );
        Delay_ms ( 500 );
    }
}

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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