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30 分钟

使用ADM3252E和STM32F103RB在工业环境中实现安全的RS232通信

隔离式收发器,实现安全数据传输

RS232 Isolator Click with Nucleo 64 with STM32F103RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

RS232 Isolator Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F103RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F103RB

我们的完全隔离的双收发器是您数据的守护者,是安全UART到RS232转换的终极桥梁,提供了安全性和可靠性。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

RS232 Isolator Click基于ADM3252E,这是一款集成的双通道RS232驱动器/接收器,采用了Analog Devices的iCoupler®隔离技术。该集成电路具有四个集成的电气隔离元件,提供所需的隔离级别。RS232电平输入被反转并编码成波形,用于激励集成变压器的初级绕组。在次级绕组处,感应的波形被解码回数字值,并通过适当的TTL/CMOS电压电平路由到引脚。相同的工作原理也适用于相反的方向。这

样,数字信号有效地通过隔离屏障传导。除了UART RX和TX线路外,该点击还通过CTS和RTS线支持硬件流控制。两个现有通道中的一个用于UART数据通信本身,而另一个通道用于硬件流控制线。控制线的使用并不总是必需的,因此如果需要,可以通过拆下标有J1和J2的SMD跳线来将线路与mikroBUS分离。ADM3252E IC还具有isoPower™技术-一种集成的DC-DC转换器,用于产生所有所需的电压

电平,使得可以通过3.3V或5V供电点击板。点击板的工作电压可以通过板上的SMD跳线设置。RS232 Isolator click具有板载D-Sub 9(DE9)连接器,方便安全地连接。该点击板可以通过VCC SEL跳线选择3.3V或5V逻辑电压电平工作。这样,既支持3.3V又支持5V的MCU都可以正确使用通信线路。此外,该点击板配备了一个包含易于使用的函数和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

RS232 Isolator Click top side image
RS232 Isolator Click bottom side image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32F103RB 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 STM32F103RB MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M3

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

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

2米长的DB9母对母电缆对于建立设备之间可靠的串行数据连接至关重要。该电缆两端均配有DB9母连接器,使得计算机、路由器、交换机和其他串行设备之间的无缝连接成为可能。长度为2米,灵活布置您的设置而不影响数据传输质量。精心制作的电缆确保了一致可靠的数据交换,非常适用于工业应用、办公环境和家庭设置。无论是配置网络设备、访问控制台端口还是使用串行外设,这条电缆坚固的构造和强大的连接器都能保证稳定的连接。通过2米长的DB9母对母电缆简化您的数据通信需求,这是一种高效的解决方案,旨在轻松高效地满足您的串行连接需求。

RS232 Isolator Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
UART CTS
PB12
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
UART RTS
PC14
INT
UART TX
PA2
TX
UART RX
PA3
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

RS232 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 STM32F103RB 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

这个库包含了 RS232 Isolator Click 驱动程序的 API。

关键函数:

  • rs232_2_set_rts - 设置 RTS 状态的函数

  • rs232_2_get_cts - 读取 CTS 状态

  • rs232isolator_send_command - 发送命令的函数

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 Rs232Isolator Click example
 * 
 * # Description
 * This example reads and processes data from RS232 Isolator clicks.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes driver.
 * 
 * ## Application Task  
 * Reads the received data.
 * 
 * ## Additional Function
 * - rs232isolator_process ( ) - The general process of collecting presponce 
 *                                   that sends a module.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "rs232isolator.h"
#include "string.h"

#define PROCESS_COUNTER 10
#define PROCESS_RX_BUFFER_SIZE 500
#define PROCESS_PARSER_BUFFER_SIZE 500

#define TEXT_TO_SEND  "MikroE\r\n"

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

#define DEMO_APP_RECEIVER
//#define DEMO_APP_TRANSMITER

static rs232isolator_t rs232isolator;
static log_t logger;

static char current_rsp_buf[ PROCESS_PARSER_BUFFER_SIZE ];
static uint8_t send_data_cnt = 0; 
// ------------------------------------------------------- ADDITIONAL FUNCTIONS

static void rs232isolator_process ( void )
{
    int16_t rsp_size;
    uint16_t rsp_cnt = 0;
    
    char uart_rx_buffer[ PROCESS_RX_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
    uint8_t check_buf_cnt;
    uint8_t process_cnt = PROCESS_COUNTER;
    
    // Clear parser buffer
    memset( current_rsp_buf, 0 , PROCESS_PARSER_BUFFER_SIZE ); 
    
    while( process_cnt != 0 )
    {
        rsp_size = rs232isolator_generic_read( &rs232isolator, &uart_rx_buffer, PROCESS_RX_BUFFER_SIZE );

        if ( rsp_size > 0 )
        {  
            // Validation of the received data
            for ( check_buf_cnt = 0; check_buf_cnt < rsp_size; check_buf_cnt++ )
            {
                if ( uart_rx_buffer[ check_buf_cnt ] == 0 ) 
                {
                    uart_rx_buffer[ check_buf_cnt ] = 13;
                }
            }
            
            log_printf( &logger, "%s\r\n", uart_rx_buffer );
            
            // Storages data in parser buffer
            rsp_cnt += rsp_size;
            if ( rsp_cnt < PROCESS_PARSER_BUFFER_SIZE )
            {
                strncat( current_rsp_buf, uart_rx_buffer, rsp_size );
            }
            
            // Clear RX buffer
            memset( uart_rx_buffer, 0, PROCESS_RX_BUFFER_SIZE );
        } 
        else 
        {
            process_cnt--;
            
            // Process delay 
            Delay_ms( 100 );
        }
    }
    log_printf( &logger, "%s\r\n", current_rsp_buf );
}

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    rs232isolator_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.

    rs232isolator_cfg_setup( &cfg );
    RS232ISOLATOR_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    rs232isolator_init( &rs232isolator, &cfg );
}

void application_task ( void )
{
#ifdef DEMO_APP_RECEIVER
    rs232isolator_process( );
#endif
    
#ifdef DEMO_APP_TRANSMITER
    rs232isolator_process( );
    
    if ( send_data_cnt == 5 )
    {
        rs232isolator_send_command( &rs232isolator, TEXT_TO_SEND );
        send_data_cnt = 0;
    }
    else
    {
        send_data_cnt++;
    }

#endif    
}

void main ( void )
{
    application_init( );

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

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

额外支持

资源

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