使用 TCA9543A 和 STM32L073RZ 轻松切换和复用 I2C 信号

简化 I2C 连接

I2C MUX 4 Click with Nucleo-64 with STM32L073RZ MCU

已发布 6月 24, 2024

点击板

I2C MUX 4 Click

开发板

Nucleo-64 with STM32L073RZ MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32L073RZ

提升您的I2C通信能力，并通过我们的I2C多路复用器解决方案释放连接设备的全部潜力。

硬件概览

它是如何工作的？

I2C MUX 4 Click基于德州仪器的TCA9543A，这是一款双通道、双向翻译的I2C开关。主SCL/SDA信号对被引导至从设备的两个通道SC0/SD0 - SC1/SD1，其中任意单个通道或两个通道都可以通过可编程控制寄存器进行选择。TCA9543A支持中断信号，主设备可以检测到来自连接到输出I2C通道引脚的从设备的任何中断。它通过一个8位控制寄存器进行I2C控制，其中第1和第0位控制两个开关通道的启用和禁用，它支持复位功能、热插拔，并且在上电时所有开关通道都取消选择。此Click板™包

括一个由Diodes Incorporated提供的低压差线性稳压器AP7331，为TCA9543A提供2.45V的供电电压。当TCA9543APWR首次开启或设备需要通过循环电源进行重置时，必须遵循上电复位要求以确保I2C总线逻辑正确初始化。TCA9543APWR还可以通过使用上电复位功能在出现故障或数据损坏时恢复到默认状态。I2C MUX 4 Click使用标准I2C 2线接口与MCU通信，支持标准模式（100 kHz）和快速模式（400 kHz）操作。TCA9543A生成一个可编程中断信号，路由到mikroBUS™的INT引脚，用

于主设备检测来自连接到输出I2C通道引脚的从设备的任何中断。它还具有两个地址引脚，允许选择其I2C从设备地址的最低有效位（LSB），可以通过标记为ADDR SEL的SMD跳线进行选择，以及路由到mikroBUS™插座的RST引脚的复位功能，用于从总线故障状态恢复TCA9543A。此Click板™可以通过VCC SEL跳线选择3.3V或5V逻辑电压水平运行。这样，3.3V和5V的MCU都可以正确使用通信线。此外，此Click板™配备了一个包含易于使用的函数和示例代码的库，可用作进一步开发的参考。

功能概述

开发板

Nucleo-64搭载STM32L073RZ MCU提供了一个经济实惠且灵活的平台，供开发人员探索新的想法并原型化其设计。该板利用了STM32微控制器的多功能性，使用户能够为其项目选择性能和功耗之间的最佳平衡。它采用LQFP64封装的STM32微控制器，并包括一些必要的组件，例如用户LED，可以同时作为ARDUINO®信号使用，以及用户和复位按钮，以及用于精准定时操作的32.768kHz晶体振荡器。设计时考虑了扩展性和灵活性，Nucleo-64板具有ARDUINO®

Uno V3扩展连接器和ST morpho扩展引脚标头，为全面项目集成提供了对STM32 I/O的完全访问权限。电源选项具有适应性，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。该板还配备了一个内置的ST-LINK调试器/编程器，具有USB重新枚举功能，简化了编程和调试过程。此外，该板还设计了外部SMPS，以实现有效的Vcore逻辑供电，支持USB设备全速或USB SNK/UFP全速，以及内置的加密功能，增强了项目的功耗效率和安全性。通过专用

连接器提供了额外的连接性，用于外部SMPS实验、ST-LINK的USB连接器和MIPI®调试连接器，扩展了硬件接口和实验的可能性。开发人员将通过STM32Cube MCU软件包中全面的免费软件库和示例得到广泛的支持。这与与各种集成开发环境（IDE）的兼容性相结合，包括IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM和STM32CubeIDE，确保了平稳高效的开发体验，使用户能够充分发挥Nucleo-64板在其项目中的功能。

Nucleo 64 with STM32L073RZ MCU double side image

微控制器概述

MCU卡片 / MCU

建筑

ARM Cortex-M0

MCU 内存 (KB)

192

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

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

Reset

PC12

RST

SCK

MISO

MOSI

Power Supply

3.3V

Ground

GND

PWM

Interrupt

PC14

INT

I2C Clock

PB8

SCL

I2C Data

PB9

SDA

Power Supply

Ground

GND

“仔细看看！”

Click board™ 原理图

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 STM32L073RZ MCU作为您的开发板开始。

Nucleo 64 with STM32F401RE MCU front image hardware assembly

LTE IoT 5 Click front image 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

Clicker 4 for STM32F4 HA MCU Step hardware assembly

Necto No Display image step 8 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 MUX 4 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

i2cmux4_get_ch_interrupt - 获取通道中断的函数
i2cmux4_rmt_read_bytes - 通用读取数据的函数
i2cmux4_check_int - 检查中断的函数

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 I2cMux4 Click example
 * 
 * # Description
 * This example demonstrates the use of the I2C MUX 4 Click.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes the driver, enables the click board and makes an initial log.
 * 
 * ## Application Task  
 * In this example, we read the device ID register of the connected click boards.
 * Channel 0 : 6DOF IMU 12 click [slave address: 0x68; reg: 0x00; id val.: 0x24],
 * Channel 1 : Compass 3 click   [slave address: 0x30; reg: 0x2F; id val.: 0x0C].
 * All data logs write on USB UART changes every 2 sec.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "i2cmux4.h"

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

static i2cmux4_t i2cmux4;
static log_t logger;

uint8_t rx_data;

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    i2cmux4_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.

    i2cmux4_cfg_setup( &cfg );
    I2CMUX4_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    i2cmux4_init( &i2cmux4, &cfg );

    i2cmux4_power_on( &i2cmux4, I2CMUX4_ENABLE_POWER_ON );
    Delay_ms ( 100 );
    
    i2cmux4_set_channel( &i2cmux4, I2CMUX4_SEL_CH_ALL_DISABLE, 0x00 );
    Delay_ms ( 100 );
}

void application_task ( void )
{
    // CH 0 - 6DOF IMU 12 click
    i2cmux4_set_channel( &i2cmux4, I2CMUX4_SEL_CH_0, 0x68 );
    Delay_ms ( 100 );

    i2cmux4_rmt_read_bytes( &i2cmux4, 0x00, &rx_data, 1 );
    Delay_ms ( 100 );

    log_printf( &logger, "    6DOF IMU 12 click   \r\n" );
    log_printf( &logger, "- - - - - - - - - - - - \r\n" );
    log_printf( &logger, "       ID = 0x%.2X  \r\n", ( uint16_t ) rx_data );
    log_printf( &logger, "----------------------- \r\n" );
    Delay_ms ( 1000 );
    
    
    // CH 1 - Compass 3 click
    i2cmux4_set_channel( &i2cmux4, I2CMUX4_SEL_CH_1, 0x30 );
    Delay_ms ( 100 );

    i2cmux4_rmt_read_bytes( &i2cmux4, 0x2F, &rx_data, 1 );
    Delay_ms ( 100 );

    log_printf( &logger, "      Compass 3 click      \r\n" );
    log_printf( &logger, "- - - - - - - - - - - - \r\n" );
    log_printf( &logger, "       ID = 0x%.2X \r\n ", ( uint16_t ) rx_data );
    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

/*!
 * \file 
 * \brief I2cMux4 Click example
 * 
 * # Description
 * This example demonstrates the use of the I2C MUX 4 Click.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes the driver, enables the click board and makes an initial log.
 * 
 * ## Application Task  
 * In this example, we read the device ID register of the connected click boards.
 * Channel 0 : 6DOF IMU 12 click [slave address: 0x68; reg: 0x00; id val.: 0x24],
 * Channel 1 : Compass 3 click   [slave address: 0x30; reg: 0x2F; id val.: 0x0C].
 * All data logs write on USB UART changes every 2 sec.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "i2cmux4.h"

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

static i2cmux4_t i2cmux4;
static log_t logger;

uint8_t rx_data;

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    i2cmux4_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.

    i2cmux4_cfg_setup( &cfg );
    I2CMUX4_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    i2cmux4_init( &i2cmux4, &cfg );

    i2cmux4_power_on( &i2cmux4, I2CMUX4_ENABLE_POWER_ON );
    Delay_ms ( 100 );
    
    i2cmux4_set_channel( &i2cmux4, I2CMUX4_SEL_CH_ALL_DISABLE, 0x00 );
    Delay_ms ( 100 );
}

void application_task ( void )
{
    // CH 0 - 6DOF IMU 12 click
    i2cmux4_set_channel( &i2cmux4, I2CMUX4_SEL_CH_0, 0x68 );
    Delay_ms ( 100 );

    i2cmux4_rmt_read_bytes( &i2cmux4, 0x00, &rx_data, 1 );
    Delay_ms ( 100 );

    log_printf( &logger, "    6DOF IMU 12 click   \r\n" );
    log_printf( &logger, "- - - - - - - - - - - - \r\n" );
    log_printf( &logger, "       ID = 0x%.2X  \r\n", ( uint16_t ) rx_data );
    log_printf( &logger, "----------------------- \r\n" );
    Delay_ms ( 1000 );
    
    
    // CH 1 - Compass 3 click
    i2cmux4_set_channel( &i2cmux4, I2CMUX4_SEL_CH_1, 0x30 );
    Delay_ms ( 100 );

    i2cmux4_rmt_read_bytes( &i2cmux4, 0x2F, &rx_data, 1 );
    Delay_ms ( 100 );

    log_printf( &logger, "      Compass 3 click      \r\n" );
    log_printf( &logger, "- - - - - - - - - - - - \r\n" );
    log_printf( &logger, "       ID = 0x%.2X \r\n ", ( uint16_t ) rx_data );
    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