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30 分钟

使用LTC4306和STM32F446RE优化I2C通信并确保数据交换顺畅

终极I2C多路复用解决方案

I2C MUX 5 Click with Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

I2C MUX 5 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F446RE

通过利用此解决方案轻松切换I2C设备,提高项目效率,简化调试、测试和定制过程。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

I2C MUX 5 Click基于LTC4306,这是一款4通道、2线总线多路复用器,带有总线缓冲器,可提供上游和下游总线之间的电容隔离,由Analog Devices提供。多路复用允许地址扩展以及解决多个相同设备的地址冲突问题。通过软件控制,LTC4306将I2C总线分成四个子分支,并将上游2线总线连接到任意组合的下游总线。它兼容I2C和SMBus标准,具有可编程的断开故障总线功能,并提供四个用于故障报告的警报输入和两个可配置为输入、开漏或推挽输出的GPIO引脚。I2C MUX 5 Click使用标准的I2C 2线接口与MCU通信,频率高达400kHz。它还具有三个地址引脚(A0、A1和

A2,提供27个特定地址),由用户通过板载标记为ADDR SEL的SMD跳线编程,以确定所选从地址的最后三位LSB值,从而选择从地址的LSB值。除了I2C通信外,此Click板™还具有多个附加功能,如接口使能、故障警报和连接就绪功能。故障警报引脚标记为ALR,并连接到mikroBUS™插槽的INT引脚,当发生故障时会拉低以警告MCU。当四个警报输入引脚中的任何一个为低或2线总线卡住为低时,此引脚将被拉低,并通过标记为ALERT的红色LED显示其功能。使能引脚标记为EN,并连接到mikroBUS™插槽的CS引脚,用于打开或关闭与LTC4306的I2C通信;连接就绪引脚标记为

RDY,并连接到mikroBUS™插槽的AN引脚,用作连接就绪输出。当没有下游通道连接到上游总线时,此引脚被拉低,当一个或多个下游通道连接到上游总线时,此引脚被关闭。LTC4306可选提供两个通用输入/输出引脚(GPIO),可配置为逻辑输入、开漏输出或推挽输出。这些引脚还连接到两个绿色LED,分别为LD3和LD2,当GP1和GP2引脚为低时,分别点亮。这款Click板™可以通过VCC SEL跳线选择使用3.3V或5V逻辑电压水平。这样,3.3V和5V的MCU都可以正确使用通信线路。此外,这款Click板™配备了一个包含易用函数和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

I2C MUX 5 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32F446RE 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 STM32F446RE MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

512

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

131072

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

Transmission Ready Indicators
PC0
AN
NC
NC
RST
Interface Enable
PB12
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
Fault Alert
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

I2C MUX 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 STM32F446RE 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

此款Click板可通过两种方式进行接口连接和监控:

  • Application Output - 在调试模式下,使用“Application Output”窗口进行实时数据监控。按照本教程正确设置它。

软件支持

库描述

该库包含 I2C MUX 5 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • i2cmux5_generic_write - I2C MUX 5 I2C写入功能

  • i2cmux5_generic_read - I2C MUX 5 I2C读取功能

  • i2cmux5_channel_read_byte - I2C MUX 5 I2C通道读取功能

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 main.c
 * @brief I2cMux5 Click example
 *
 * # Description
 * This app reads "Who am I" and "Status" register of the connected click boards
 * to the I2C MUX 5 click.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes I2C driver, set the default configuration and start to write log.
 *
 * ## Application Task
 * This is an example that demonstrates the use of the I2C MUX 5 click board.
 * In this example, we read "Who am I" ( or "Status" ) register
 * of the connected click boards to the I2C MUX 5 click.
 * Channel 1 : 6DOF IMU 9 click  [slave address: 0x69; reg: 0x75; ID val.: 0xA9],
 * Channel 2 : 6DOF IMU 11 click [slave address: 0x0E; reg: 0x00; ID val.: 0x2D],
 * Channel 3 : RTC 10 click      [slave address: 0x68; reg: 0x0F; St val.: 0x88],
 * Channel 4 : Accel 10 click    [slave address: 0x18; reg: 0x0F; ID val.: 0x44].
 * Results are being sent to the Usart Terminal where you can track their changes.
 *
 * @author Nenad Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "i2cmux5.h"

static i2cmux5_t i2cmux5;
static log_t logger;
static uint8_t rx_data;


void application_init ( void ) {
    log_cfg_t log_cfg;          /**< Logger config object. */
    i2cmux5_cfg_t i2cmux5_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_printf( &logger, "\r\n" );
    log_info( &logger, " Application Init " );

    // Click initialization.

    i2cmux5_cfg_setup( &i2cmux5_cfg );
    I2CMUX5_MAP_MIKROBUS( i2cmux5_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag = i2cmux5_init( &i2cmux5, &i2cmux5_cfg );
    if ( init_flag == I2C_MASTER_ERROR ) {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }

    i2cmux5_default_cfg ( &i2cmux5 );
    log_info( &logger, " Application Task \r\n" );
    Delay_ms ( 100 );
    log_printf( &logger, "-------------------------------\r\n" );
    log_printf( &logger, "        I2C MUX 5 click        \r\n" );
    log_printf( &logger, "-------------------------------\r\n" );
    
}

void application_task ( void ) {   
    
    rx_data = i2cmux5_channel_read_byte( &i2cmux5, I2CMUX5_CH_1, I2CMUX5_SET_6DOF_IMU_9_ADDR, 0x75 );
    Delay_ms ( 1000 );
    log_printf( &logger, " CH-1 6DOF IMU 9 click  : 0x%X \r\n", ( uint16_t )rx_data );
    
    rx_data = i2cmux5_channel_read_byte( &i2cmux5, I2CMUX5_CH_2, I2CMUX5_SET_6DOF_IMU_11_ADDR, 0x00 );
    Delay_ms ( 1000 );
    log_printf( &logger, " CH-2 6DOF IMU 11 click : 0x%X \r\n", ( uint16_t )rx_data );
    
    rx_data = i2cmux5_channel_read_byte( &i2cmux5, I2CMUX5_CH_3, I2CMUX5_SET_RTC_10_ADDR, 0x0F ); 
    Delay_ms ( 1000 );
    log_printf( &logger, " CH-3 RTC 10 click      : 0x%X \r\n", ( uint16_t )rx_data ); 
    
    rx_data = i2cmux5_channel_read_byte( &i2cmux5, I2CMUX5_CH_4, I2CMUX5_SET_ACCEL_10_ADDR, 0x0F );
    Delay_ms ( 1000 );
    log_printf( &logger, " CH-4 Accel 10 click    : 0x%X \r\n", ( uint16_t )rx_data );
    log_printf( &logger, "-------------------------------\r\n" );
        
    i2cmux5_hw_reset( &i2cmux5 );
    Delay_ms ( 1000 );
    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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