初学者
10 分钟

使用MCP4161和STM32F103RB通过数字信号控制电阻

具有非易失性存储器的8位单通道SPI数字电位器

DIGI POT Click with Nucleo 64 with STM32F103RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

DIGI POT Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F103RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F103RB

通过这种尖端的数字电位器解决方案实现电气参数的数字控制,简化系统调谐和优化过程。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

DIGI POT Click 基于 Microchip 的 MCP4161,这是一款带有非易失性存储器的 8 位单 SPI 数字电位器。MCP4161 的电阻为 10kΩ,且刮水器电阻低,典型值为 75Ω。它可以作为三端电位器或两端可调电阻使用,同时悬空任一端子(A 或 B)。DIGI POT Click 有四个螺丝端子:PA 和 PB 作为 MCP4161 的模拟端子 A 和 B,PW 作为数字电位器的刮水器端子,以及一个接地端子。PA 和 PB 端子没有极性限制;PA 可以比 PB 高电压,反之亦然。刮水器(PB)端子的位

置由 8 位刮水器电阻寄存器中的值控制。此 Click 板™ 有两种功能模式。当使用所有三个端子时,MCP4161 生成一个电压分压器,其中刮水器至 PA 和刮水器至 PB 的电压分压比例与 PA 至 PB 的输入电压成正比。当仅使用两个端子时,它以可变电阻的形式运行在可调电阻模式下。DIGI POT Click 通过 3 线 SPI 串行接口与主机 MCU 通信,为只写模式。SCK 时序频率最高可达 10MHz。它采用 WiperLock™ 技术,可以自动从 EEPROM 调回保存的刮水器设置。

除了 SMD 的 MCP4161,这个 Click 板™ 还具备 6 个透孔焊盘,用于这款芯片的 DIP 变体。此 Click 板™ 可以通过 PWR SEL 跳线选择使用 3.3V 或 5V 逻辑电压水平运行。这样,3.3V 和 5V 兼容的 MCU 都可以正确使用通信线路。此外,这个 Click 板™ 配备了一个库,其中包含易于使用的功能和示例代码,可以用作进一步开发的参考。

DIGI POT Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32F103RB 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 STM32F103RB MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M3

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

20480

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
SPI Chip Select
PB12
CS
SPI Clock
PB3
SCK
NC
NC
MISO
SPI Data IN
PB5
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
NC
NC
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 POT 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 STM32F103RB 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

此库包含 DIGI POT Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • digipot_set_wiper_positions - 此功能设置 8 位刮水器位置数据

  • digipot_convert_output - 此功能将 10 位 ADC 值转换为电压参考值

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 DigiPot Click example
 *
 * # Description
 * The demo application changes the resistance using DIGIPOT Click.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes SPI and LOG modules.
 *
 * ## Application Task
 * This is an example which demonstrates the use of DIGI POT Click board.
 * Increments the wiper position by 10 positions every 5 seconds.
 *
 * @author Stefan Ilic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "digipot.h"

static digipot_t digipot;
static log_t logger;

uint8_t wiper_pos;

void application_init ( void ) {
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    digipot_cfg_t digipot_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.

    digipot_cfg_setup( &digipot_cfg );
    DIGIPOT_MAP_MIKROBUS( digipot_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag  = digipot_init( &digipot, &digipot_cfg );
    if ( SPI_MASTER_ERROR == init_flag ) {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }

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

void application_task ( void ) {
    for ( uint16_t n_cnt = 127; n_cnt < 255; n_cnt += 10 ) {
        wiper_pos = ( uint8_t ) n_cnt;
        digipot_set_wiper_positions( &digipot, wiper_pos );
        Delay_ms( 5000 );
    }
}

void main ( void ) {
    application_init( );

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

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

额外支持

资源

喜欢这个项目吗?

'购买此套件' 按钮会直接带您进入购物车,您可以在购物车中轻松添加或移除产品。