中级
20 分钟

使用AD74115H、ADP1034和STM32F031K6连接和控制各种类型的传感器和执行器

从模拟信号到数字命令:AD-SWIO塑造您的控制

AD-SWIO 3 Click with Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU

已发布 10月 01, 2024

点击板

AD-SWIO 3 Click

开发板

Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F031K6

在工业和自动化设置中管理和控制不同的设备,确保过程中的安全性和灵活性。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

AD-SWIO 3 Click 基于 AD74115H,这是一种具有 HART 模式的单通道软件可配置输入和输出设备,以及 ADP1034,这是一种具有七个数字隔离器和可编程电源控制的三通道隔离微功率管理单元,两者均来自 Analog Devices。AD74115H 具有单通道输入和输出,可以配置为电压输入、电流输入、电压输出、电流输出、数字输入、数字输出、2/3/4 线 RTD 测量或热电偶测量输入。它具有 16 位 Σ-Δ 模数转换器(ADC)和 14 位数模转换器(DAC),带有高精度 2.5V 片上参考电压,可用于 ADC 和 DAC。您可以将所需的负载连接到标有 I/OP 和 I/ON 的端子,用于模拟输出、模拟输入和数字输入功能。要将刺激应用于两个辅助高压感应引脚,请使用 I/O EXT1 和 

I/O EXT2 端子。电阻测量可以在这四个端子之间进行,具体取决于 RTD 的导线数量。例如,可以在 I/OP 和 I/ON 端子之间进行两线电阻测量。集成的 HART 调制解调器可以发送和接收 I/OP 端子的信号。有关更多信息,请查阅数据表。四个 LED(GPIOA、GPIOB、GPIOC、GPIOD)可以配置为多种方式,以表示数字输入、数字输出、外部或内部条件等。板载热敏电阻连接到 AD74115H,可以测量板的温度。ADP1034 为 AD74115H 提供电源和隔离。可以通过 VINP 端子施加 24V 的反激调节器电源电压。可以通过 SLEW 跳线在最慢和默认的正常速度之间控制反激调节器的转换率。还可以通过将 SLEW 引脚打开来选择最高速度。ZA9644-AED 是 Coilcraft 的

反激变压器,用于反激调节器操作。AD-SWIO 3 Click 使用 AD74115H 的标准 4 线 SPI 串行接口,通过 ADP1034 提供的隔离与主机 MCU 通信。可以通过 RST 引脚复位 AD74115H。当新的 ADC 转换序列准备好读取时,将断言 RDY 引脚。另外,当满足警报条件时,将断言 ALR 引脚。所有这些线路在通向主机 MCU 的过程中通过 ADP1034 的隔离屏障。此 Click board™ 只能在 3.3V 逻辑电压级别下运行。板必须在使用不同逻辑级别的 MCU 之前进行适当的逻辑电压级别转换。另外,此 Click board™ 配有包含易于使用功能和示例代码的库,可用于进一步开发。

AD-SWIO 3 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo 32开发板搭载STM32F031K6 MCU,提供了一种经济且灵活的平台,适用于使用32引脚封装的STM32微控制器进行实验。该开发板具有Arduino™ Nano连接性,便于通过专用扩展板进行功能扩展,并且支持mbed,使其能够无缝集成在线资源。板载集成

ST-LINK/V2-1调试器/编程器,支持通过USB重新枚举,提供三种接口:虚拟串口(Virtual Com port)、大容量存储和调试端口。该开发板的电源供应灵活,可通过USB VBUS或外部电源供电。此外,还配备了三个LED指示灯(LD1用于USB通信,LD2用于电源

指示,LD3为用户可控LED)和一个复位按钮。STM32 Nucleo-32开发板支持多种集成开发环境(IDEs),如IAR™、Keil®和基于GCC的IDE(如AC6 SW4STM32),使其成为开发人员的多功能工具。

Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M0

MCU 内存 (KB)

32

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

32

RAM (字节)

4096

你完善了我!

配件

Click Shield for Nucleo-32是扩展您的开发板功能的理想选择,专为STM32 Nucleo-32引脚布局设计。Click Shield for Nucleo-32提供了两个mikroBUS™插座,可以添加来自我们不断增长的Click板™系列中的任何功能。从传感器和WiFi收发器到电机控制和音频放大器,我们应有尽有。Click Shield for Nucleo-32与STM32 Nucleo-32开发板兼容,为用户提供了一种经济且灵活的方式,使用任何STM32微控制器快速创建原型,并尝试各种性能、功耗和功能的组合。STM32 Nucleo-32开发板无需任何独立的探针,因为它集成了ST-LINK/V2-1调试器/编程器,并随附STM32全面的软件HAL库和各种打包的软件示例。这个开发平台为用户提供了一种简便且通用的方式,将STM32 Nucleo-32兼容开发板与他们喜欢的Click板™结合,应用于即将开展的项目中。

Click Shield for Nucleo-32 accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
Reset / ID SEL
PA11
RST
SPI Select / ID COMM
PA4
CS
SPI Clock
PB3
SCK
SPI Data OUT
PB4
MISO
SPI Data IN
PB5
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Ready Output
PA8
PWM
Alert Interrupt
PA12
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

AD-SWIO 3 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Nucleo-144 front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-144 front image hardware assembly
Nucleo 144 with STM32L4A6ZG MCU front image hardware assembly
Stepper 22 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Stepper 22 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
STM32 M4 Clicker HA MCU/Select 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 AD-SWIO 3 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • adswio3_get_voltage_input - 此功能读取原始ADC值,并将其转换为由I/OP和I/ON螺丝端子之间的电压测量的比例电压水平。

  • adswio3_get_diag_res - 此功能用于读取所需的诊断转换结果。

  • adswio3_set_adc_cnv - 此功能用于控制必须执行的ADC转换。

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 AD-SWIO 3 Click example
 *
 * # Description
 * This library contains API for the AD-SWIO 3 Click driver 
 * for measurements of the analog output, analog input, digital input, 
 * resistance temperature detector (RTD), and thermocouple measurements.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initialization of SPI and log UART.
 * After driver initialization, the app executes a default configuration 
 * that enables and sets it to measure IOP/ION voltage input from 0V to 12V, 
 * with 4.8k SPS and enabled four diagnostics measurements (AVDD, VASS, VACC and LVIN).
 *
 * ## Application Task
 * This example demonstrates the use of the AD-SWIO 3 Click board. 
 * The demo application reads and displays the voltage level input, 
 * measured by the voltage between the I/OP and I/ON screw terminals 
 * and NTC thermistor temperature in degrees Celsius.
 * Results are being sent to the UART Terminal, where you can track their changes.
 *
 * @author Nenad Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "adswio3.h"

static adswio3_t adswio3;
static log_t logger;

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    adswio3_cfg_t adswio3_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.
    adswio3_cfg_setup( &adswio3_cfg );
    ADSWIO3_MAP_MIKROBUS( adswio3_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( SPI_MASTER_ERROR == adswio3_init( &adswio3, &adswio3_cfg ) )
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( ADSWIO3_ERROR == adswio3_default_cfg ( &adswio3 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    Delay_ms ( 100 );

    for ( uint8_t n_cnt = ADSWIO3_GPIO_CONFIG_SEL_A; n_cnt <= ADSWIO3_GPIO_CONFIG_SEL_D; n_cnt ++ )
    {
        if ( ADSWIO3_ERROR == adswio3_set_gpio_config( &adswio3, n_cnt, 
                                                              ADSWIO3_GPIO_CONFIG_GPO_DATA_HIGH, 
                                                              ADSWIO3_GPIO_CONFIG_GP_WK_PD_DIS, 
                                                              ADSWIO3_GPIO_CONFIG_MODE_OUT ) )
        {
            log_error( &logger, " Set GPIO configuration. " );
            for ( ; ; );
        }
        Delay_ms ( 100 );
    }

    float diag_vtg = 0;
    log_printf( &logger, "_________________________\r\n" );
    log_printf( &logger, " > Diagnostic Voltages <\r\n" );
    if ( ADSWIO3_OK == adswio3_get_diag_vtg( &adswio3, ADSWIO3_DIAG_RESULT_SEL_0, &diag_vtg ) )
    {
        log_printf( &logger, " AVDD: %.2f V\r\n", diag_vtg );
        Delay_ms ( 100 );
    }

    if ( ADSWIO3_OK == adswio3_get_diag_vtg( &adswio3, ADSWIO3_DIAG_RESULT_SEL_1, &diag_vtg ) )
    {
        log_printf( &logger, " VASS: %.2f V\r\n", diag_vtg );
        Delay_ms ( 100 );
    }

    if ( ADSWIO3_OK == adswio3_get_diag_vtg( &adswio3, ADSWIO3_DIAG_RESULT_SEL_2, &diag_vtg ) )
    {
        log_printf( &logger, " VACC: %.2f V\r\n", diag_vtg );
        Delay_ms ( 100 );
    }

    if ( ADSWIO3_OK == adswio3_get_diag_vtg( &adswio3, ADSWIO3_DIAG_RESULT_SEL_3, &diag_vtg ) )
    {
        log_printf( &logger, " LVIN: %.2f V\r\n", diag_vtg );
        Delay_ms ( 100 );
    }
    log_printf( &logger, "_________________________\r\n" );
    Delay_ms ( 1000 );
}

void application_task ( void )
{
    float ntc_temp = 0, iop_ion_vtg = 0;
    if ( ADSWIO3_OK == adswio3_get_ntc_temp( &adswio3, ADSWIO3_DIAG_RESULT_SEL_3, &ntc_temp ) )
    {
        log_printf( &logger, " NTC Temperature: %.2f degC\r\n", ntc_temp );
        
        Delay_ms ( 100 );
    }
    
    if ( ADSWIO3_OK == adswio3_get_voltage_input( &adswio3, 0, &iop_ion_vtg ) )
    {
        log_printf( &logger, "IOP/ION Voltage: %.3f V\r\n", iop_ion_vtg );
        Delay_ms ( 100 );
    }
    log_printf( &logger, "_________________________\r\n" );
    Delay_ms ( 1000 );
}

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

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