初学者
10 分钟

使用MCP2003B和STM32F031K6扩展车辆传感器网络和其他类似系统中的LIN总线通信能力

广泛用于车辆和工业环境中的LIN总线系统的物理接口

MCP2003B Click with Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU

已发布 10月 01, 2024

点击板

MCP2003B Click

开发板

Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F031K6

通过LIN(Local Interconnect Network)总线系统,在汽车和工业环境中实现通信。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

MCP2003B Click基于Microchip的MCP2003B,这是一款LIN收发器。该收发器具有内部电路的短路和过温保护功能。它设计用于汽车环境中,在满足所有严格的静态要求的同时,可以在指定的瞬态条件下工作。MCP2003B具有非常高的电磁免疫性(EMI)、60V负载转储保护、高静电放电(ESD)免疫性,无需TVS,以及非常高的抗射频干扰能力。它还可以在低功耗模式下工作,并具有自动热关闭功能。其中一种保护是直接电容耦合鲁棒性,无需瞬态电压抑制器(TVS)的±35V和±85V在LBUS上,地线丢失保护、反向供电保护等。MCP2003B Click有四种操作模式:电源关闭模式、准备模式、工作模式和发送器关闭模式。在电源关闭模式下,即最低功耗模式下,除唤醒引脚(LWK在未安装的标头上)外,所有功能都关闭。LIN总线活动通常会在70μs内将设备从电源关闭模式切换到准备模式。在准备模

式下,接收器已启动并准备接收数据,而发送器被禁用。在工作模式下,所有内部模块都是可操作的。当由于故障条件而禁用发送器时,例如由于热超载、总线争用、RSD监 视和TXD定时器到期而达到发送器关闭模式。对于典型的主节点应用,MCP2003B要求将芯片的LBUS线连接到LIN总线的VBB,可通过安装了L-PULL跳线实现。在其他场景中,例如LIN从节点,则可以移除此跳线。为了与主机MCU通信,MCP2003B使用UART接口,默认使用常用的UART RX和TX引脚作为其通信协议,用于传输和交换数据。RX引脚由内部监控,必须保持高电平,而操作模式下的LBUS处于低位状态。否则,将创建内部故障,并且设备将转换为发送器关闭模式。一个电压调节器感应电路,由MCP1804调节器组成,并通过MCP2003B本身进行控制,连接到RX引脚,当LBUS线处于低电平时(RX处于高逻辑状态)内部监控RX引脚。

如果RX引脚处于开路状态,则不会允许设备切换(或保持)在操作模式。这就是为什么 RX引脚通过拉高2.2kΩ电阻连接到有效供电的电压调节器的原因。CS SEL跳线可用于将MCP2003B的片选引脚永久连接到逻辑高电平(默认设置),从而始终启用,或者MCU通过mikroBUS™插座的CS执行此功能。额外的引脚LWK(CS在mikroBUS™插座上)、CS(MCP2003B上的唤醒引脚)、TX和RX也可以上方的mikroBUS™使用,并且可用于外部控制。唤醒从电源关闭模式可以仅通过此标头的LWK引脚进行控制。RXD、TXD、CS和LWK引脚具有耐高电压能力。此Click板™只能使用3.3V逻辑电压级操作。在使用具有不同逻辑电平的MCU之前,板子必须执行适当的逻辑电压级转换。但是,Click板™配备有包含函数和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

MCP2003B 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

Voltage Regulator Monitor
PA0
AN
NC
NC
RST
Chip Select
PA4
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
PA10
TX
UART RX
PA9
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

MCP2003B 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

这个库包含了MCP2003B Click驱动程序的API。

关键函数:

  • mcp2003b_generic_write - 使用UART串行接口写入指定数量的数据字节的函数

  • mcp2003b_generic_read - 使用UART串行接口读取指定数量的数据字节的函数

  • mcp2003b_set_cs_pin - 设置芯片选择(CS)引脚逻辑状态的函数

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 MCP2003B Click Example.
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of an MCP2003B click board by showing
 * the communication between the two click board configured as a receiver and transmitter.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and logger and displays the selected application mode.
 *
 * ## Application Task
 * Depending on the selected mode, it reads all the received data or 
 * sends the desired message every 3 seconds.
 *
 * @note
 * The click boards should be connected as follows: VBB->VBB, LBUS->LBUS, GND->GND.
 * The communication power supply voltage provided on VBB pin should be in range from 5.5V to 30V.
 
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "mcp2003b.h"

// Comment out the line below in order to switch the application mode to receiver
#define DEMO_APP_TRANSMITTER

#define DEMO_TEXT_MESSAGE   "MIKROE - MCP2003B click board\r\n"

static mcp2003b_t mcp2003b;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    mcp2003b_cfg_t mcp2003b_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.
    mcp2003b_cfg_setup( &mcp2003b_cfg );
    MCP2003B_MAP_MIKROBUS( mcp2003b_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( UART_ERROR == mcp2003b_init( &mcp2003b, &mcp2003b_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
#ifdef DEMO_APP_TRANSMITTER
    log_printf( &logger, " Application Mode: Transmitter\r\n" );
#else
    log_printf( &logger, " Application Mode: Receiver\r\n" );
#endif
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
#ifdef DEMO_APP_TRANSMITTER
    mcp2003b_generic_write( &mcp2003b, DEMO_TEXT_MESSAGE, strlen( DEMO_TEXT_MESSAGE ) );
    log_printf( &logger, "%s", ( char * ) DEMO_TEXT_MESSAGE );
    Delay_ms( 3000 ); 
#else
    uint8_t rx_data = 0;
    if ( mcp2003b_generic_read( &mcp2003b, &rx_data, 1 ) > 0 )
    {
        log_printf( &logger, "%c", rx_data );
    }
#endif
}

int main ( void ) 
{
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}

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

额外支持

资源

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