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使用PCA9615和STM32F410RB体验长距离无缝I2C通信

扩展,连接,繁荣:您的I2C总线扩展解决方案!

I2C Extend 2 Click with Nucleo 64 with STM32F410RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

I2C Extend 2 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F410RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F410RB

通过我们的总线扩展解决方案,轻松扩展您的 I2C 启用项目的可能性,该解决方案旨在简化远程传感器、显示器和控制设备的集成。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

I2C Extend 2 Click 基于 NXP Semiconductor 的 PCA9615,这是一款快速模式加 (FM+) I2C 总线缓冲器,可在电气噪声环境中扩展单端 I2C 总线。它由两个用于 SCL(串行时钟)和 SDA(串行数据)的单端到差分驱动通道组成。通过相同 I2C 总线缓冲器之间的差分传输线,当信号穿过不同的电压域(如高能量电源和电动机)时,可以消除电噪声和共模偏移。这些信号可以在较低时钟速度下达到 3 米或更长的距离,同时通过板载 RJ-45 连接器通过以太网电缆(双绞线传输线电缆)保持信号完整性。PCA9615 将默认的 I2C 信号转换为四个差分信号,两个用于 SCL,两个用于 SDA。信

号方向由 I2C 协议确定,这意味着它不需要方向信号,因为这些总线缓冲器会自动设置信号流方向。额外的电路使得 PCA9615 可以用于“热插拔”应用,其中系统始终开启,但需要插入或移除模块或卡而不干扰现有信号。由于 I2C 总线侧的电源电压可能与外部 I2C 总线侧不同,因此有两个电源引脚和公共地。第一个是通过 VCC SEL 跳线选择的标准 I2C 总线侧电源,另一个是通过 VDD SEL 跳线确定的电路主要电源。I2C Extend 2 Click 使用标准 I2C 接口与 MCU 通信,在标准模式下频率最高为 100kHz,在快速模式下频率最高为 400kHz,在快速模式加 (FM+) 下频率最高为 1MHz。用

户必须小心不要超载驱动器的电流额定值,标准和快速模式为 3mA,快速模式加 (FM+) 为 30mA。此外,该 Click 板™ 具有一个使能引脚,路由到 mikroBUS™ 插座的 CS 引脚,标记为 EN,用于关闭总线缓冲器,对于故障查找、上电排序或通过隔离不需要的部分重新配置总线系统非常有用。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,3.3V 和 5V 兼容的 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。

I2C Extend 2 Click top side image
I2C Extend 2 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
Enable
PB12
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
NC
NC
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

I2C Extend 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 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

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 I2C Extend 2 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • i2cextend2_rmt_write - 远程模式下的通用数据写入功能

  • i2cextend2_rmt_read - 远程模式下的通用数据读取功能

  • i2cextend2_enable - 启用扩展功能

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 I2CExtend2 Click example
 *
 * # Description
 * This is an example which demonstrates the use of I2C Extend 2 Click board.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initialization driver enables - I2C,
 * check communication with device 6DOF IMU 11 Click
 * connected to the I2C Extend 2 Click ( Remote Mode ),
 * set default configuration and start measurement.
 *
 * ## Application Task
 * In this example, we read Accel and Mag axis of the connected
 * 6DOF IMU 11 Click boards to the I2C Extend 2 Click ( Remote Mode )
 * which is connected by a LAN cable to I2C Extend 2 Click ( Local Mode ).
 * Results are being sent to the Usart Terminal where you can track their changes.
 * All data logs write on USB uart changes for every 2 sec.
 *
 * @author Stefan Ilic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "i2cextend2.h"

static i2cextend2_t i2cextend2;
static log_t logger;
int16_t axis;

void i2cextend2_6dofimu11_get_axis ( i2cextend2_t *ctx, uint8_t axis_out_reg ) 
{
    uint16_t rx_val = 0;

    rx_val = i2cextend2_rmt_read( ctx, axis_out_reg + 1 );
    rx_val <<= 8;
    rx_val |= i2cextend2_rmt_read( ctx, axis_out_reg );

    axis = ( int16_t ) rx_val;
}

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    i2cextend2_cfg_t i2cextend2_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.
    i2cextend2_cfg_setup( &i2cextend2_cfg );
    I2CEXTEND2_MAP_MIKROBUS( i2cextend2_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == i2cextend2_init( &i2cextend2, &i2cextend2_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );
        for ( ; ; );
    }

    i2cextend2_enable( &i2cextend2, I2CEXTEND2_EXTEND_ENABLE );

    if ( C6DOFIMU11_WHO_AM_I_WIA_ID == i2cextend2_rmt_read( &i2cextend2, C6DOFIMU11_REG_WHO_AM_I ) ) 
    {
        log_printf( &logger, "        SUCCESS         \r\n" );
        log_printf( &logger, "------------------------\r\n" );
    } 
    else 
    {
        log_printf( &logger, "         ERROR          \r\n" );
        log_printf( &logger, "    Reset the device    \r\n" );
        log_printf( &logger, "------------------------\r\n" );
        for ( ; ; );
    }
    i2cextend2_rmt_write ( &i2cextend2, C6DOFIMU11_REG_CNTL2, C6DOFIMU11_CNTL2_TEMP_EN_STANDBY_MODE |
                                                              C6DOFIMU11_CNTL2_MAG_EN_STANDBY_MODE |
                                                              C6DOFIMU11_CNTL2_ACCEL_EN_STANDBY_MODE );

    i2cextend2_rmt_write ( &i2cextend2, C6DOFIMU11_REG_INC3, C6DOFIMU11_INC3_IEL2_FIFO_TRIG |
                                                             C6DOFIMU11_INC3_IEL1_FIFO_TRIG );

    i2cextend2_rmt_write ( &i2cextend2, C6DOFIMU11_REG_CNTL2, C6DOFIMU11_CNTL2_GSEL_8G |
                                                              C6DOFIMU11_CNTL2_RES_MAX2 |
                                                              C6DOFIMU11_CNTL2_MAG_EN_OPERATING_MODE |
                                                              C6DOFIMU11_CNTL2_ACCEL_EN_OPERATING_MODE );
    Delay_ms ( 100 );
    log_info( &logger, " Application Task " );
    log_printf( &logger, "------------------------\r\n" );
}

void application_task ( void ) 
{
    log_printf( &logger, "\t   Accel   \t|\t    Mag    \r\n" );
    log_printf( &logger, "------------------------------------------------\r\n" );

    i2cextend2_6dofimu11_get_axis( &i2cextend2, C6DOFIMU11_REG_ACCEL_XOUT_L );
    log_printf( &logger, "\t Accel X: %d\t|", axis );
    i2cextend2_6dofimu11_get_axis( &i2cextend2, C6DOFIMU11_REG_MAG_XOUT_L );
    log_printf( &logger, "\t Mag X: %d\r\n", axis );

    i2cextend2_6dofimu11_get_axis( &i2cextend2, C6DOFIMU11_REG_ACCEL_YOUT_L );
    log_printf( &logger, "\t Accel Y: %d\t|", axis );
    i2cextend2_6dofimu11_get_axis( &i2cextend2, C6DOFIMU11_REG_MAG_YOUT_L );
    log_printf( &logger, "\t Mag Y: %d\r\n", axis );

    i2cextend2_6dofimu11_get_axis( &i2cextend2, C6DOFIMU11_REG_ACCEL_ZOUT_L );
    log_printf( &logger, "\t Accel Z: %d\t|", axis );
    i2cextend2_6dofimu11_get_axis( &i2cextend2, C6DOFIMU11_REG_MAG_ZOUT_L );
    log_printf( &logger, "\t Mag Z: %d\r\n", axis );

    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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