初学者
10 分钟

使用THVD1424和STM32F410RB以无与伦比的精度传输和接收数据

全双工RS485收发器

RS485 7 Click with Nucleo 64 with STM32F410RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

RS485 7 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F410RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F410RB

我们的全双工RS485收发器确保不间断的数据通信,实现网络中的无缝信息流动。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

RS485 7 Click基于德州仪器的THVD1424,这是一款灵活的RS-485收发器,用于异步数据传输。THVD1424具有两个额定为120Ω的终端电阻,一个跨Y/Z,另一个跨A/B。这两个终端电阻可以使用mikroBUS™插座的RET和TET引脚进行启用或禁用,这些引脚路由到mikroBUS™插座的PWM和INT引脚的默认位置。无论驱动器或接收器的状态如何,这两个终端电阻都可以独立启用或禁用。如果设备未上电或处于热故障状态,则终端关闭。内部ESD保护电路根据IEC 61000-4-2规范防护收发器免受静电放电(ESD)的影响,静电放电量可达±8kV(接触放电)和±15kV(空气间放电),并根据IEC 61000-4-4规范防护免受电快速传输(EFT)的影响,其

静电放电量可达±4kV。THVD1424 RS-485收发器可以通过填充板载R5电阻在半双工或全双工RS-485网络中使用。全双工模式是该板的默认状态(未填充R5电阻),其中Y和Z端口引脚是驱动器输出引脚,A/B引脚是接收器输入引脚。通过填充R5电阻,将激活半双工模式,在该模式下,驱动器和接收器共享相同的总线引脚(Y/Z引脚均为驱动器和接收器引脚)。然后,通过两个mikroBUS™引脚标记的DE和RE(驱动器和接收器打开/关闭)来控制设备状态,这些引脚路由到mikroBUS™插座的AN和RST引脚的默认位置。THVD1424还可以通过填充斜率控制R10电阻在低速或高速RS485网络中使用。默认情况下,未填充R10电阻,驱动器和接收器的最大

操作速度为20Mbps。通过填充它,驱动器和接收器的最大操作速度为500kbps,其中接收器路径启用了额外的噪声滤波功能。THVD1424还具有内置的保护功能,如供电欠压、总线短路和热故障。此Click board™可以通过VIO SEL跳线选择3.3V或5V逻辑电压电平运行。这样,既支持3.3V又支持5V的MCU可以正确使用通信线路。此外,RS485收发器的主电源可以通过VCC SEL跳线选择3.3V或5V电压电平。宽的共模电压范围和总线引脚上的低输入泄漏使此Click board™适用于长距离电缆运行的多点应用。此外,此Click board™配备了一个包含易于使用的功能和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

RS485 7 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

Driver Enable
PC0
AN
Receiver Enable
PC12
RST
NC
NC
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
RX Termination Control
PC8
PWM
TX Termination Control
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

RS485 7 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

该库包含 RS485 7 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • rs4857_receiver_enable - RS485 7启用接收器功能。

  • rs4857_driver_enable - RS485 7启用驱动器功能。

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 RS485 7 Click Example.
 *
 * # Description
 * This example reads and processes data from RS485 7 clicks.
 * The library also includes a function for enabling/disabling 
 * the receiver or driver and data writing or reading.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes driver performs wake-up module and enables the selected mode.
 *
 * ## Application Task
 * This example demonstrates the use of the RS485 7 Click board™.
 * The app sends a "MikroE" message, reads the received data and parses it.
 * Results are being sent to the UART Terminal, where you can track their changes.
 *
 * ## Additional Function
 * - static void rs4857_clear_app_buf ( void )
 * - static err_t rs4857_process ( void )
 *
 * @note
 * Operation Mode: Full duplex. 
 * Transmitter: Y and Z.
 * Receiver: A and B.
 * Wire connection: Y-A, Z-B.
 *
 * @author Nenad Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "rs4857.h"

#define DEMO_MESSAGE "\r\nMikroE\r\n"
#define PROCESS_BUFFER_SIZE 200

static rs4857_t rs4857;
static log_t logger;

static char app_buf[ PROCESS_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
static int32_t app_buf_len = 0;

/**
 * @brief RS485 7 clearing application buffer.
 * @details This function clears memory of application buffer and reset its length and counter.
 * @note None.
 */
static void rs4857_clear_app_buf ( void );

/**
 * @brief RS485 7 data reading function.
 * @details This function reads data from device and concatenates 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 rs4857_process ( void );

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    rs4857_cfg_t rs4857_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.
    rs4857_cfg_setup( &rs4857_cfg );
    RS4857_MAP_MIKROBUS( rs4857_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( UART_ERROR == rs4857_init( &rs4857, &rs4857_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
    app_buf_len = 0;
    
    rs4857_termination_xy_enable( &rs4857 );
    rs4857_termination_ab_enable( &rs4857 );
    
    rs4857_receiver_enable( &rs4857 );
    rs4857_driver_enable( &rs4857 );
    Delay_ms( 100 );
}

void application_task ( void ) 
{  
    if ( rs4857_generic_write( &rs4857, DEMO_MESSAGE, 10 ) )
    {
        rs4857_process( );
        if ( app_buf_len > 0 )
        {
            log_printf( &logger, "%s", app_buf );
            rs4857_clear_app_buf( );
        }
    }
    Delay_ms( 2000 );
}

void main ( void ) 
{
    application_init( );

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

static void rs4857_clear_app_buf ( void ) 
{
    memset( app_buf, 0, app_buf_len );
    app_buf_len = 0;
}

static err_t rs4857_process ( void ) 
{
    int32_t rx_size;
    char rx_buf[ PROCESS_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
    rx_size = rs4857_generic_read( &rs4857, rx_buf, PROCESS_BUFFER_SIZE );
    if ( rx_size > 0 ) 
    {
        int32_t buf_cnt = 0;
        if ( ( app_buf_len + rx_size ) > PROCESS_BUFFER_SIZE ) 
        {
            rs4857_clear_app_buf( );
            return RS4857_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_buf[ rx_cnt ] != 0 ) 
            {
                app_buf[ ( buf_cnt + rx_cnt ) ] = rx_buf[ rx_cnt ];
            }
            else
            {
                app_buf_len--;
                buf_cnt--;
            }
        }
        return RS4857_OK;
    }
    return RS4857_ERROR;
}

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

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