初学者
10 分钟

使用ISO1540和STM32F410RB确保I2C数据交换的安全性

完全隔离,完全双向I2C

I2C Isolator Click with Nucleo 64 with STM32F410RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

I2C Isolator Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F410RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F410RB

将您的工程解决方案提升到一个新的水平,采用隔离的双向 I2C 兼容通信。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

I2C Isolator Click 基于 ISO1540,这是一款来自德州仪器(Texas Instruments)的 2.5kVrms I2C 数字隔离器。ISO1540 实现了完全隔离的 I2C 接口,支持高达 1MHz 的快速模式加速,并具有两个隔离的双向通道,用于时钟和数据线。与光耦合器相比,它在性能、尺寸和功耗方面具有优势,适用于多主机和可能出现从机时钟拉伸的应用。 通过在 MCU 侧将低电平输出电压抵消到高

于其高电平输入电压的值,实现隔离的双向通信,防止发生标准数字隔离器会出现的内部逻辑锁存。ISO1540 通过使用硅二氧化物(SiO2)屏障的德州仪器电容隔离技术,将逻辑输入和输出缓冲区隔离开来。此外,ISO1540 将双向线路内部分隔为两个单向线路,每个线路通过单通道数字隔离器 进行隔离。这样,每个通道的输出都采用开漏式,以符合 I2C 的开漏技术。当与隔离电

源一起使用时,ISO1540 可以阻挡高电压,隔离地面,并防止噪声电流进入局部地面,干扰或损坏敏感电路。这款 Click 板™可以通过 VCC1 SEL 跳线选择使用 3.3V 或 5V 的逻辑电压级别,因此 3.3V 和 5V 兼容的 MCU 均可正确使用通信线路。该 Click 板™配备了一个库,包含易于使用的函数和一个示例代码,可用作开发参考。

I2C Isolator Click hardware overview 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
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 Isolator 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

此库包含 I2C Isolator Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • i2cisolator_generic_write - 通用写入功能。

  • i2cisolator_generic_read - 通用读取功能。

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 I2Cisolator Click example
 * 
 * # Description
 * This is an example which demonstrates the use of I2C Isolator Click board.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initialization driver enables - I2C,
 * sets configuration of TMP007 sensor on IrThermo 2 click and start to write log.
 * 
 * ## Application Task  
 * In this example we use IrThermo 2 click, measures the temperature with,
 * and calculate the temperature in degrees Celsius [ C ].
 * Results are being sent to the USART Terminal where you can track their changes.
 * All data logs on usb uart each second.
 * 
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "i2cisolator.h"

/* Register Address */
#define I2CISOLATOR_IRTHERMO2_CONFIGURATION                       0x02
#define I2CISOLATOR_IRTHERMO2_OBJECT_TEMPERATURE              0x03
#define I2CISOLATOR_IRTHERMO2_STATUS_MASK_AND_ENABLE       0x05

/* Commands */       
#define I2CISOLATOR_IRTHERMO2_CFG_MODEON                           0x1000
#define I2CISOLATOR_IRTHERMO2_CFG_ALERTEN                           0x0100
#define I2CISOLATOR_IRTHERMO2_CFG_TRANSC                            0x0040
#define I2CISOLATOR_IRTHERMO2_CFG_16SAMPLE                         0x0800
#define I2CISOLATOR_IRTHERMO2_STAT_ALERTEN                         0x8000
#define I2CISOLATOR_IRTHERMO2_STAT_CRTEN                            0x4000

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

static i2cisolator_t i2cisolator;
static log_t logger;
static float temperature;

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

void i2cisolator_get_temperature ( void )
{
    uint8_t temp_data[ 2 ];
    uint16_t temp;
    
    i2cisolator_generic_read( &i2cisolator, I2CISOLATOR_IRTHERMO2_OBJECT_TEMPERATURE, temp_data, 2 );
    
    temp = temp_data[ 0 ];
    temp <<= 8;
    temp |= temp_data[ 1 ];
    temp >>= 2;
    temperature = ( float ) temp;
    temperature *= 0.03125;
}

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    i2cisolator_cfg_t cfg;
    uint8_t tmp;

    /** 
     * 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.

    i2cisolator_cfg_setup( &cfg );
    I2CISOLATOR_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    i2cisolator_init( &i2cisolator, &cfg );

    log_printf( &logger, "    Driver  Initialized\r\n" );
    log_printf( &logger, "---------------------------\r\n" );
    Delay_ms( 100 );
    
    tmp =    I2CISOLATOR_IRTHERMO2_CFG_MODEON |
                I2CISOLATOR_IRTHERMO2_CFG_ALERTEN | 
                I2CISOLATOR_IRTHERMO2_CFG_TRANSC | 
                I2CISOLATOR_IRTHERMO2_CFG_16SAMPLE;
    i2cisolator_generic_write( &i2cisolator, I2CISOLATOR_IRTHERMO2_CONFIGURATION, &tmp, 1 );

    tmp =    I2CISOLATOR_IRTHERMO2_STAT_ALERTEN | 
                I2CISOLATOR_IRTHERMO2_STAT_CRTEN;
    i2cisolator_generic_write( &i2cisolator, I2CISOLATOR_IRTHERMO2_STATUS_MASK_AND_ENABLE, &tmp, 1 );    
    
    log_printf( &logger, "       Configuration\r\n" );
    log_printf( &logger, "      IrThermo 2 Click\r\n" );
    log_printf( &logger, "---------------------------\r\n" );
    Delay_ms( 100 );
}

void application_task ( void )
{
    i2cisolator_get_temperature( );   
    
    log_printf( &logger, " Temperature : %0.2f C\r\n", temperature );
    log_printf( &logger, "---------------------------\r\n" );
    Delay_ms( 1000 );
}

void main ( void )
{
    application_init( );

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


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

额外支持

资源

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