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30 分钟

通过使用DS2480B和STM32G071RB将传统的UART/RS232转换为1-Wire®信号

使用单线简化您的数据收集

UART 1-Wire Click with Nucleo 64 with STM32G071RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

UART 1-Wire Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G071RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G071RB

通过使用单条数据线进行通信,并选择这种转换类型(1-Wire到UART),您可以在无需额外布线的情况下执行高效且可靠的数据传输。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

UART 1-Wire Click基于Analog Devices的DS2480B,这是一款串行到1-Wire®驱动器。该IC设计用于直接将UART接口与1-Wire®总线连接。它使用独立的数据速率进行数据转换,允许标准和超速通信速度。DS2480B IC的内部定时发生器不断与传入的UART数据同步,通常由主控微控制器(MCU)的高精度晶体振荡器驱动。这使得DS2480B能够生成时间关键的1-Wire®信号,从而显著减轻主控MCU的处理负担。UART和1-Wire®总线的许多物理参数可以进行微调,因此UART 1-Wire Click可以适应任何UART/RS232到1-Wire®信号转换应用。DS2480B IC可以看作是一个复杂的状态机。UART命令可以配置它,因此IC在转换之前必

须解析传入的数据。设备可以在两种主要工作模式下操作:命令模式和数据模式。命令模式是上电后的默认状态。此模式允许设置配置参数。然而,在任何操作之前必须初始化DS2480B IC:应以固定速率9600 bps通过TXD线发送1-Wire®总线复位命令。这仅用于校准内部定时发生器,而不会对1-Wire®总线执行任何操作。初始化后,DS2480B IC可以正常使用。数据模式将TXD线上接收的字节转换为其等效的1-Wire®波形,并通过RXD线将响应报告回主控MCU。DS2480B IC的数据手册通过状态转换图说明了此IC的工作原理。结合数据手册末尾的几个示例,它是应用开发的有用起点。然而,包含的mikroSDK兼容库提供了简化固件开发的功

能。DS2480B需要5V的电源和逻辑电平。考虑到大多数MCU使用3.3V逻辑电平进行UART通信,因此需要添加电平转换器。UART 1-Wire Click使用德州仪器的TXB0106,一款双向电平转换器IC。该IC允许可靠的逻辑电压电平转换,使Click板™可以与使用3.3V逻辑电平的各种MCU配合使用。1-Wire®总线可以通过Click板™上的螺钉端子访问。由于大多数1-Wire®应用的性质,1-Wire®总线的信号线受DS9503保护,DS9503是一款集成的ESD保护二极管和电阻器。该IC专门设计用于1-Wire®应用中的静电放电(ESD)保护。

UART 1-Wire 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

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
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

UART 1-Wire 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

该库包含用于UART 1-Wire Click驱动程序的API。

关键功能:

  • uart1wire_write_command - 此功能向Click模块发送8位命令

  • uart1wire_read_temperature - 此功能从DALLAS单线温度传感器读取温度

  • uart1wire_reset - 此功能发送复位脉冲信号

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 UART1Wire Click example
 * 
 * # Description
 * This example reads and processes data from UART 1-Wire clicks.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes the driver and logger.
 * 
 * ## Application Task  
 * Reads the temperature data from DALLAS temperature sensors and logs the results
 * on the USB UART every second.
 * 
 * @note
 * Connect only DQ and GND pins to the UART 1-Wire click connector.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "uart1wire.h"
#include "string.h"

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

static uart1wire_t uart1wire;
static log_t logger;

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    uart1wire_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.

    uart1wire_cfg_setup( &cfg );
    UART1WIRE_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    uart1wire_init( &uart1wire, &cfg );
    
    Delay_ms( 100 );
}

void application_task ( void )
{
    float temp_f;
    uint8_t res_flag;
    
    res_flag = uart1wire_read_temperature ( &uart1wire, &temp_f, UART1WIRE_TEMP_SENSOR_RESOLUTION_9BIT );
    if ( res_flag == UART1WIRE_OK )
    {
        log_printf( &logger, " * Temperature:     %.2f C\r\n", temp_f );
        log_printf( &logger, "------------------------------\r\n" );
        Delay_ms( 1000 );
    }
}

void main ( void )
{
    application_init( );

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

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

额外支持

资源

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