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30 分钟

使用ADM2867E和STM32F446RE发现全双工RS-485接口的增强安全性

数据完整性的无声守护者

RS485 Isolator 2 Click with Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

RS485 Isolator 2 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F446RE

完全隔离和全双工通信——这种组合解锁了无缝数据交换,无需任何妥协。了解如何通过RS485收发器实现这一点。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

RS485 Isolator 2 Click基于Analog Devices的ADM2867E。它包括一个灵活的集成DC-DC转换器,优化用于低辐射发射(EMI)。隔离的DC-DC转换器由一组芯片级共面线圈构成,线圈之间由绝缘材料隔开。通过交流信号激励上部线圈,电能通过隔离屏障磁耦合,并在另一侧进行整流和调节。由于上部和下部线圈之间没有直接的电气连接,设备的初级侧和次级侧保持电气隔离。集成的DC-DC转换器优化以最小化辐射电磁干扰(EMI),并允许设计人员在双层PCB上满足CISPR22/EN55022 Class B要求。ADM2867E具有专有的发射器架构,具有低驱动器输出阻抗,从而增加了差分输出电压。这种

架构在低数据速率下长距离电缆传输时特别有用,因为传输线的直流电阻会主导信号衰减。在这些应用中,增加的差分电压延长了设备的传输距离。RS485 Isolator 2具有独立的数字逻辑引脚IND和INR,用于纠正驱动器和/或接收器接线错误的情况。当Y和Z接线错误时,使用IND引脚纠正驱动器功能。当A和B接线错误时,使用INR引脚纠正接收器功能。当接收器被反转时,设备在输入短路或开路时保持具有30mV噪声裕度的逻辑1接收器输出。标准的RS-485接收器输入阻抗为12 kΩ(1单位负载),标准驱动器可以驱动高达32单位负载。ADM2867E收发器具有1/6单位负载接收器输入阻抗(72 kΩ),允许在

一个通信线上连接多达196个收发器。这些设备和其他RS-485收发器的任何组合,总单位负载不超过32,可以连接到通信线上。集成的isoPower隔离DC-DC转换器需要最长10ms时间才能启动到其设定点3.3V或5V。在此启动时间内,不建议断言DE驱动器使能信号。该Click板™可以在3.3V或5V逻辑电压水平下工作,通过VCC SEL跳线选择。这种方式,3.3V和5V能力的MCU都可以正确使用通信线。此外,该Click板™配备了一个包含易于使用的功能和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

RS485 Isolator 2 Click top side image
RS485 Isolator 2 Click bottom side 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

NC
NC
AN
Receiver Enable
PC12
RST
Driver Enable
PB12
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Receiver Inversion
PC8
PWM
Driver Inversion
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 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 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
Board mapper by product8 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

软件支持

库描述

该库包含 RS485 Isolator 2 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • rs485isolator2_send_bit_by_bit - Example

  • rs485isolator2_set_re_pin - Example

  • rs485isolator2_set_de_pin - Example

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 Rs485Isolator2 Click example
 * 
 * # Description
 * This example reads and processes data from RS485 Isolator 2 Clicks.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes the driver and enables the selected mode.
 * 
 * ## Application Task  
 * Depending on the selected mode, it reads all the received data or sends the desired message
 * every 2 seconds.
 * 
 * ## Additional Function
 * - rs485isolator2_process ( ) - The general process of collecting the received data.
 * 
 * @note
 * Wire connection guide : Driver(Master)       Slave
 *                                     Y   ->   A
 *                                     Z   ->   B
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "rs485isolator2.h"
#include "string.h"

#define PROCESS_RX_BUFFER_SIZE 500

#define TEXT_TO_SEND "MikroE\r\n"

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

#define DEMO_APP_RECEIVER
// #define DEMO_APP_TRANSMITTER

static rs485isolator2_t rs485isolator2;
static log_t logger;

// ------------------------------------------------------- ADDITIONAL FUNCTIONS

static void rs485isolator2_process ( void )
{
    int32_t rsp_size;
    
    char uart_rx_buffer[ PROCESS_RX_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
    uint8_t check_buf_cnt;
    
    rsp_size = rs485isolator2_generic_read( &rs485isolator2, uart_rx_buffer, PROCESS_RX_BUFFER_SIZE );

    if ( rsp_size > 0 )
    {  
        log_printf( &logger, "Received data: " );
        
        for ( check_buf_cnt = 0; check_buf_cnt < rsp_size; check_buf_cnt++ )
        {
            log_printf( &logger, "%c", uart_rx_buffer[ check_buf_cnt ] );
        }
    }
    Delay_ms ( 100 );
}

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    rs485isolator2_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.

    rs485isolator2_cfg_setup( &cfg );
    RS485ISOLATOR2_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    rs485isolator2_init( &rs485isolator2, &cfg );
    Delay_ms ( 100 );
    
#ifdef DEMO_APP_RECEIVER
    rs485isolator2_set_re_pin( &rs485isolator2, RS485ISOLATOR2_ENABLE_RE );
    rs485isolator2_set_de_pin( &rs485isolator2, RS485ISOLATOR2_DISABLE_DE );
    log_info( &logger, "---- Receiver mode ----" );
#endif    
#ifdef DEMO_APP_TRANSMITTER
    rs485isolator2_set_de_pin( &rs485isolator2, RS485ISOLATOR2_ENABLE_DE );
    rs485isolator2_set_re_pin( &rs485isolator2, RS485ISOLATOR2_DISABLE_RE );
    log_info( &logger, "---- Transmitter mode ----" );
#endif    
    Delay_ms ( 100 );
}

void application_task ( void )
{
#ifdef DEMO_APP_RECEIVER
    rs485isolator2_process( );
#endif    
    
#ifdef DEMO_APP_TRANSMITTER
    rs485isolator2_generic_write( &rs485isolator2, TEXT_TO_SEND, 8 );
    log_info( &logger, "---- Data sent ----" );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
#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;
}


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

额外支持

资源

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