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确保使用ICL3221和STM32G071RB实现可靠且无干扰的数据交换

您的数据守护者:终极安全的UART到RS232桥接器

RS232 Isolator 2 Click with Nucleo 64 with STM32G071RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

RS232 Isolator 2 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G071RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G071RB

我们的隔离创新简化了安全数据传输,提供了一个易于使用的桥梁,实现UART到RS232连接,同时提供安全可靠的通信通道。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

RS232 Isolator 2 Click基于Renesas的ICL3221,这是一款3.3V供电的RS232发射器/接收器,其RS232引脚提供±15kV ESD保护。它具有自动断电功能,当RS232电缆移除时自动节省系统电力,并在有效的RS232电压应用于任何接收器输入时重新上电。即使在最差的负载条件下,它也能确保数据速率超过250kbps。此Click板™采用PS9121,使用Renesas的光耦合高速低电平隔离器,包含输入端的GaAlAs LED、输出端的光电二极管和信号处理电路,额定隔离电压为3.75kV,数据速率高达15Mbps。

RS232收发器ICL3221的数据速率为250kbps,工作电压为3.0V至3.6V,外部电源通过板右侧的电源接头供电。除光耦器外,Toshiba Semiconductor的TC7SZ125FU逻辑缓冲器用于驱动所需的LED电流,这通常不能由低功耗MCU或RS232接收器输出提供。ICL3221通过UART接口与MCU通信,默认波特率为115200bps,用于数据传输。它还配备了标准的DB-9连接器,使得RS232接口变得简单易用。标记为INVALID的红色二极管指示器表明是否存在有效的RS232信号。当任何

接收器输入存在有效的RS232信号时,该二极管指示。当接口电缆从DB-9连接器断开并且所有接收器输入浮动时,ICL3221通过点亮LED检测无效电平。重新连接电缆会恢复接收器输入的有效电平,二极管熄灭,电源管理逻辑唤醒接口块。此Click板™只能在3.3V逻辑电压电平下操作。在使用具有不同逻辑电平的MCU之前,必须进行适当的逻辑电压电平转换。此外,它配备了包含函数和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

RS232 Isolator 2 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32G071RB 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 STM32G071RB MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M0

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

36864

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

DB9母对母(2米)电缆对于在设备之间建立可靠的串行数据连接至关重要。此电缆两端均为DB9母连接器,可在各种设备之间建立无缝链接,如计算机、路由器、交换机和其他串行设备。长度为2米,为您的设置提供灵活性,同时不影响数据传输质量。精心制造,此电缆确保一致且可靠的数据交换,非常适合工业应用、办公室环境和家庭设置。无论是配置网络设备、访问控制台端口,还是使用串行外设,此电缆的耐用结构和坚固连接器都能保证稳定连接。使用2米DB9母对母电缆简化您的数据通信需求,这是一种设计高效、易于满足您串行连接要求的解决方案。

RS232 Isolator 2 Click accessories 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
UART TX
PA2
TX
UART RX
PA3
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

RS232 Isolator 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 STM32G071RB 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

该库包含 RS232 Isolator 2 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • rs232isolator2_generic_write - RS232 Isolator 2 数据写入函数。

  • rs232isolator2_generic_read - RS232 Isolator 2 数据读取函数。

  • rs232isolator2_send_data - RS232 Isolator 2 数据发送函数。

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 main.c
 * @brief RS232 Isolator 2 Click Example.
 *
 * # Description
 * This library contains API for RS 232 Isolator 2 Click driver.
 * This example transmits/receives and processes data from RS 232 Isolator 2 clicks.
 * The library initializes and defines the UART bus drivers 
 * to transmit or receive data. 
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes driver and wake-up module.
 *
 * ## Application Task
 * Transmitter/Receiver task depend on uncommented code.
 * Receiver logging each received byte to the UART for data logging,
 * while transmitted send messages every 2 seconds.
 *
 * ## Additional Function
 * - static void rs232isolator2_clear_app_buf ( void ) - Function clears memory of app_buf.
 * - static err_t rs232isolator2_process ( void ) - The general process of collecting presponce
 *   that a module sends.
 *
 * @author Nenad Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "rs232isolator2.h"

#define PROCESS_BUFFER_SIZE 200

#define TRANSMITTER
// #define RECIEVER

static rs232isolator2_t rs232isolator2;
static log_t logger;

static char app_buf[ PROCESS_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
static int32_t app_buf_len = 0;
static int32_t app_buf_cnt = 0;
unsigned char demo_message[ 9 ] = { 'M', 'i', 'k', 'r', 'o', 'E', 13, 10, 0 };

/**
 * @brief RS 232 Isolator 2 clearing application buffer.
 * @details This function clears memory of application buffer and reset it's length and counter.
 * @note None.
 */
static void rs232isolator2_clear_app_buf ( void );

/**
 * @brief RS 232 Isolator 2 data reading function.
 * @details This function reads data from device and concats data to application buffer.
 *
 * @return @li @c  0 - Read some data.
 *         @li @c -1 - Nothing is read.
 *         @li @c -2 - Application buffer overflow.
 *
 * See #err_t definition for detailed explanation.
 * @note None.
 */
static err_t rs232isolator2_process ( void );

void application_init ( void ) {
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    rs232isolator2_cfg_t rs232isolator2_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.

    rs232isolator2_cfg_setup( &rs232isolator2_cfg );
    RS232ISOLATOR2_MAP_MIKROBUS( rs232isolator2_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag  = rs232isolator2_init( &rs232isolator2, &rs232isolator2_cfg );
    if ( init_flag == UART_ERROR ) {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }

    app_buf_len = 0;
    app_buf_cnt = 0;
    log_info( &logger, " Application Task " );
    
    #ifdef TRANSMITTER
    
        log_printf( &logger, "    Send data:    \r\n" );
        log_printf( &logger, "      mikroE      \r\n" );
        log_printf( &logger, "------------------\r\n" );
        log_printf( &logger, "  Transmit data   \r\n" );
        Delay_ms ( 1000 );

    #endif
        
    #ifdef RECIEVER

        log_printf( &logger, "   Receive data  \r\n" );
        Delay_ms ( 1000 ); 
        Delay_ms ( 1000 );
    
    #endif
        
    log_printf( &logger, "------------------\r\n" );
}

void application_task ( void ) {
    
    #ifdef TRANSMITTER
    
    rs232isolator2_send_data( &rs232isolator2, demo_message );
    log_printf( &logger, "%s", demo_message );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    log_printf( &logger, "------------------\r\n" );    
    
    #endif
    
    #ifdef RECIEVER
    
    rs232isolator2_process( );

    if ( app_buf_len > 0 ) {
        log_printf( &logger, "%s", app_buf );
        rs232isolator2_clear_app_buf(  );
    }
    
    #endif
}

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;
}

static void rs232isolator2_clear_app_buf ( void ) {
    memset( app_buf, 0, app_buf_len );
    app_buf_len = 0;
    app_buf_cnt = 0;
}

static err_t rs232isolator2_process ( void ) {
    int32_t rx_size;
    char rx_buff[ PROCESS_BUFFER_SIZE ] = { 0 };

    rx_size = rs232isolator2_generic_read( &rs232isolator2, rx_buff, PROCESS_BUFFER_SIZE );

    if ( rx_size > 0 ) {
        int32_t buf_cnt = 0;

        if ( app_buf_len + rx_size >= PROCESS_BUFFER_SIZE ) {
            rs232isolator2_clear_app_buf(  );
            return RS232ISOLATOR2_ERROR;
        } else {
            buf_cnt = app_buf_len;
            app_buf_len += rx_size;
        }

        for ( int32_t rx_cnt = 0; rx_cnt < rx_size; rx_cnt++ ) {
            if ( rx_buff[ rx_cnt ] != 0 ) {
                app_buf[ ( buf_cnt + rx_cnt ) ] = rx_buff[ rx_cnt ];
            } else {
                app_buf_len--;
            }

        }
        return RS232ISOLATOR2_OK;
    }
    return RS232ISOLATOR2_ERROR;
}

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

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