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使用TCA6424A和STM32F410RB升级您的I/O控制

从有限到无限

EXPAND 5 Click with Nucleo 64 with STM32F410RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

EXPAND 5 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F410RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F410RB

我们的端口扩展解决方案简化并增强了您的I/O功能,使您能够轻松扩展引脚,适用于各种应用,从自动化和物联网到机器人技术和原型设计。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

EXPAND 5 Click基于德州仪器的TCA6424A,这是一款低压24位I2C和SMBus I/O扩展器。这款24位I/O扩展器为双线双向总线提供通用的远程I/O扩展,通过400kHz快速I2C总线与大多数微控制器系列兼容。这个Click board™配有板载的I2C地址跳线、上拉电阻、电源旁路电容和电源LED。它在1.65V到5.5V的灵活电源电压范围内运行,适用于3.3V和5V的微控制器。在上电时,I/O引脚被配置为输入。然而,微控制器可以通过写入I/O配置位来将I/O配置为输入或输出。每个输入或输出的数据都保存在相应的输入或输出寄存器中。输入端口寄存器的极性可以通过极性反转寄存器反转。在超时或其他不当操作时,微控制器可以通

过RESET输入发送低电平来复位TCA6424A。上电复位将寄存器恢复到默认状态,并初始化I2C接口。RESET引脚会导致相同的复位/初始化操作而不使部件断电。这个Click board™还具有开漏中断(INT)输出,在任何输入状态与其相应的输入端口寄存器状态不同时被激活,并用于向微控制器指示输入状态已更改。通过在这条线上发送中断信号,远程I/O可以通知微控制器其端口上是否有传入数据,而无需通过I2C总线进行通信。因此,TCA6424A可以保持为一个简单的从设备。TCA6424A使用标准的I2C 2线接口与MCU通信。TCA6424A可以响应两个7位I2C总线从设备地址中的一个。前6位(MSB)被出厂编程为010001。地址引脚

ADDR(引脚26)由用户编程,并确定从设备地址的LSB,可以通过板载SMD跳线标签ADDR SEL选择从设备地址的LSB。从设备地址的最后一位定义要执行的操作(读取或写入)。高电平(1)选择读操作,而低电平(0)选择写操作。这个Click board™可以在不需要任何外部元件的情况下供电和与3.3V和5V的微控制器进行接口。板载的SMD跳线标签VCC SEL允许选择与3.3V和5V微控制器进行接口的电压。有关TCA6424A的更多信息,请参阅附带的数据手册。然而,这个Click board™配备了一个包含易于使用的函数和用法示例的库,可以作为开发的参考。

EXPAND 5 Click top side image
EXPAND 5 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
Reset
PC12
RST
NC
NC
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
Interrupt
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

EXPAND 5 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
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

软件支持

库描述

该库包含 EXPAND 5 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • expand5_write_all_banks - 设置所有银行中所有OUTPUT引脚的逻辑电平功能

  • expand5_get_bank_pol - 从一个银行获取所有引脚极性(正常/反转)设置功能

  • expand5_get_pin_dir - 获取单个引脚的方向(输入/输出)设置功能

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 
 * \brief Expand5 Click example
 * 
 * # Description
 * This example demonstrates the use of Expand 5 Click board.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initalizes I2C driver, resets the device, configures all pins as output and makes an initial log.
 * 
 * ## Application Task  
 * This example shows the capabilities of the EXPAND 5 Click by toggling each of the 24 available pins.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "expand5.h"

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

static expand5_t expand5;
static log_t logger;

uint8_t pin_num;
uint8_t bank_out = 0x00;
uint8_t bank_low = 0x00;
char log_txt[ 50 ];

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    expand5_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.

    expand5_cfg_setup( &cfg );
    EXPAND5_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    expand5_init( &expand5, &cfg );

    Delay_ms ( 100 );

    log_printf( &logger, "------------------- \r\n" );
    log_printf( &logger, "   EXPAND 5 Click   \r\n" );
    log_printf( &logger, "------------------- \r\n" );
    expand5_reset( &expand5 );
    expand5_set_all_dir( &expand5, bank_out, bank_out, bank_out );
    Delay_ms ( 100 );
    log_printf( &logger, "  Pins configured   \r\n" );
    log_printf( &logger, "     as output      \r\n" );
    log_printf( &logger, "------------------- \r\n" );
}

void application_task ( void )
{
    for ( pin_num = EXPAND5_P00; pin_num <= EXPAND5_P27; pin_num++ )
    {
        expand5_write_all_banks ( &expand5, bank_low, bank_low, bank_low );
        expand5_write_pin ( &expand5, pin_num, EXPAND5_HIGH );
        log_printf( &logger, "Pin %u is high \r\n", ( uint16_t ) pin_num );

        Delay_ms ( 200 );
        expand5_write_all_banks ( &expand5, bank_low, bank_low, bank_low );
    }
    log_printf( &logger, "------------------- \r\n" );
    Delay_ms ( 1000 );
}

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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