初学者
10 分钟

使用ISO1540和STM32F031K6确保I2C数据交换的安全性

完全隔离,完全双向I2C

I2C Isolator Click with Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU

已发布 10月 01, 2024

点击板

I2C Isolator Click

开发板

Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F031K6

将您的工程解决方案提升到一个新的水平,采用隔离的双向 I2C 兼容通信。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

I2C Isolator Click 基于 ISO1540,这是一款来自德州仪器(Texas Instruments)的 2.5kVrms I2C 数字隔离器。ISO1540 实现了完全隔离的 I2C 接口,支持高达 1MHz 的快速模式加速,并具有两个隔离的双向通道,用于时钟和数据线。与光耦合器相比,它在性能、尺寸和功耗方面具有优势,适用于多主机和可能出现从机时钟拉伸的应用。 通过在 MCU 侧将低电平输出电压抵消到高

于其高电平输入电压的值,实现隔离的双向通信,防止发生标准数字隔离器会出现的内部逻辑锁存。ISO1540 通过使用硅二氧化物(SiO2)屏障的德州仪器电容隔离技术,将逻辑输入和输出缓冲区隔离开来。此外,ISO1540 将双向线路内部分隔为两个单向线路,每个线路通过单通道数字隔离器 进行隔离。这样,每个通道的输出都采用开漏式,以符合 I2C 的开漏技术。当与隔离电

源一起使用时,ISO1540 可以阻挡高电压,隔离地面,并防止噪声电流进入局部地面,干扰或损坏敏感电路。这款 Click 板™可以通过 VCC1 SEL 跳线选择使用 3.3V 或 5V 的逻辑电压级别,因此 3.3V 和 5V 兼容的 MCU 均可正确使用通信线路。该 Click 板™配备了一个库,包含易于使用的函数和一个示例代码,可用作开发参考。

I2C Isolator 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
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
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PB6
SCL
I2C Data
PB7
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

I2C Isolator 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
Nucleo-32 with STM32 MCU Access MB 1 - 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
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

此库包含 I2C Isolator Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • i2cisolator_generic_write - 通用写入功能。

  • i2cisolator_generic_read - 通用读取功能。

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 
 * \brief I2Cisolator Click example
 * 
 * # Description
 * This is an example which demonstrates the use of I2C Isolator Click board.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initialization driver enables - I2C,
 * sets configuration of TMP007 sensor on IrThermo 2 click and start to write log.
 * 
 * ## Application Task  
 * In this example we use IrThermo 2 click, measures the temperature with,
 * and calculate the temperature in degrees Celsius [ C ].
 * Results are being sent to the USART Terminal where you can track their changes.
 * All data logs on usb uart each second.
 * 
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "i2cisolator.h"

/* Register Address */
#define I2CISOLATOR_IRTHERMO2_CONFIGURATION                       0x02
#define I2CISOLATOR_IRTHERMO2_OBJECT_TEMPERATURE              0x03
#define I2CISOLATOR_IRTHERMO2_STATUS_MASK_AND_ENABLE       0x05

/* Commands */       
#define I2CISOLATOR_IRTHERMO2_CFG_MODEON                           0x1000
#define I2CISOLATOR_IRTHERMO2_CFG_ALERTEN                           0x0100
#define I2CISOLATOR_IRTHERMO2_CFG_TRANSC                            0x0040
#define I2CISOLATOR_IRTHERMO2_CFG_16SAMPLE                         0x0800
#define I2CISOLATOR_IRTHERMO2_STAT_ALERTEN                         0x8000
#define I2CISOLATOR_IRTHERMO2_STAT_CRTEN                            0x4000

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

static i2cisolator_t i2cisolator;
static log_t logger;
static float temperature;

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

void i2cisolator_get_temperature ( void )
{
    uint8_t temp_data[ 2 ];
    uint16_t temp;
    
    i2cisolator_generic_read( &i2cisolator, I2CISOLATOR_IRTHERMO2_OBJECT_TEMPERATURE, temp_data, 2 );
    
    temp = temp_data[ 0 ];
    temp <<= 8;
    temp |= temp_data[ 1 ];
    temp >>= 2;
    temperature = ( float ) temp;
    temperature *= 0.03125;
}

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    i2cisolator_cfg_t cfg;
    uint8_t tmp;

    /** 
     * 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.

    i2cisolator_cfg_setup( &cfg );
    I2CISOLATOR_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    i2cisolator_init( &i2cisolator, &cfg );

    log_printf( &logger, "    Driver  Initialized\r\n" );
    log_printf( &logger, "---------------------------\r\n" );
    Delay_ms( 100 );
    
    tmp =    I2CISOLATOR_IRTHERMO2_CFG_MODEON |
                I2CISOLATOR_IRTHERMO2_CFG_ALERTEN | 
                I2CISOLATOR_IRTHERMO2_CFG_TRANSC | 
                I2CISOLATOR_IRTHERMO2_CFG_16SAMPLE;
    i2cisolator_generic_write( &i2cisolator, I2CISOLATOR_IRTHERMO2_CONFIGURATION, &tmp, 1 );

    tmp =    I2CISOLATOR_IRTHERMO2_STAT_ALERTEN | 
                I2CISOLATOR_IRTHERMO2_STAT_CRTEN;
    i2cisolator_generic_write( &i2cisolator, I2CISOLATOR_IRTHERMO2_STATUS_MASK_AND_ENABLE, &tmp, 1 );    
    
    log_printf( &logger, "       Configuration\r\n" );
    log_printf( &logger, "      IrThermo 2 Click\r\n" );
    log_printf( &logger, "---------------------------\r\n" );
    Delay_ms( 100 );
}

void application_task ( void )
{
    i2cisolator_get_temperature( );   
    
    log_printf( &logger, " Temperature : %0.2f C\r\n", temperature );
    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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