使用MAX22345和STM32F031K6实现SPI接口的电气隔离

完全隔离的SPI接口

SPI Isolator 6 Click with Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU

已发布 10月 01, 2024

点击板

SPI Isolator 6 Click

开发板

Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F031K6

在不同电源域的设备之间创建通信桥梁。

硬件概览

它是如何工作的？

SPI Isolator 6 Click 基于 MAX22345，这是一款四通道数字隔离器，来自 Analog Devices，最大数据传输速率为 200Mbps。MAX22345 为在两个接地域之间传输的数字信号提供了电气隔离，能够承受高达 784Vpeak 的连续隔离和高达 3.75kVRMS 的 60 秒隔离。除此之外，Analog 的专有工

艺技术提供了低功耗操作、高电磁干扰（EMI）抗性和稳定的温度性能。两个电源引脚的宽电压范围允许 MAX22345 用于电平转换和隔离。由于这款 Click board™ 代表了用于 SPI 通信的隔离器，因此它通过 SPI 通信与 MCU 进行逻辑通信。如前所述，MAX22345 具有 A 和具有另外两个端

子，用于连接隔离的 SPI 数据通信线路。此 Click board™ 可以在 3.3V 或 5V 逻辑电压水平下工作，通过 VCC SEL 跳线选择。这种方式使得 3.3V 和 5V 的 MCU 都可以正确使用通信线路。此外，这款 Click board™ 配备了一个包含易于使用的函数库和示例代码的库，可用于进一步开发。

SPI Isolator 6 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

建筑

ARM Cortex-M0

MCU 内存 (KB)

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

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

RST

SPI Chip Select

PA4

SPI Clock

PB3

SCK

SPI Data OUT

PB4

MISO

SPI Data IN

PB5

MOSI

Power Supply

3.3V

Ground

GND

PWM

INT

SCL

SDA

Power Supply

Ground

GND

“仔细看看！”

Click board™ 原理图

SPI Isolator 6 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。

Nucleo 144 with STM32L4A6ZG MCU front image hardware assembly

Stepper 22 Click front image hardware assembly

Stepper 22 Click complete accessories setup image hardware assembly

Nucleo-32 with STM32 MCU Access MB 1 - upright/background hardware assembly

STM32 M4 Clicker HA MCU/Select Step hardware assembly

Necto No Display image step 8 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 SPI Isolator 6 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

spiisolator6_generic_write - 此函数通过使用SPI串行接口写入所需数量的数据字节。
spiisolator6_generic_read - 此函数通过使用SPI串行接口先写入然后读取所需数量的数据字节。

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 SPIIsolator6 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of SPI Isolator 6 click board by reading the
 * device ID of the connected Accel 22 click board.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and logger.
 *
 * ## Application Task
 * Reads and checks the device ID of the connected Accel 22 click board, and displays the
 * results on the USB UART approximately once per second.
 *
 * @note
 * Make sure to provide VCC power supply on VCC-EXT pin.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "spiisolator6.h"

static spiisolator6_t spiisolator6;
static log_t logger;

/**
 * @brief SPI Isolator 6 get accel 22 device id function.
 * @details This function reads and checks the device ID of the connected Accel 22 click board.
 * @param[in] ctx : Click context object.
 * See #spiisolator6_t object definition for detailed explanation.
 * @return None.
 * @note None.
 */
void spiisolator6_get_accel22_device_id ( spiisolator6_t *ctx );

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    spiisolator6_cfg_t spiisolator6_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.
    spiisolator6_cfg_setup( &spiisolator6_cfg );
    SPIISOLATOR6_MAP_MIKROBUS( spiisolator6_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( SPI_MASTER_ERROR == spiisolator6_init( &spiisolator6, &spiisolator6_cfg ) )
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void )
{
    spiisolator6_get_accel22_device_id ( &spiisolator6 );
    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;
}

void spiisolator6_get_accel22_device_id ( spiisolator6_t *ctx )
{
    #define DEVICE_NAME             "Accel 22 click"
    #define DEVICE_SPI_READ_REG     0x0B
    #define DEVICE_REG_ID           0x00
    #define DEVICE_ID               0xAD
    uint8_t data_in[ 2 ] = { DEVICE_SPI_READ_REG, DEVICE_REG_ID };
    uint8_t device_id;
    if ( SPIISOLATOR6_OK == spiisolator6_generic_read ( ctx, data_in, 2, &device_id, 1 ) )
    {
        log_printf( &logger, "\r\n %s\r\n", ( char * ) DEVICE_NAME );
        if ( DEVICE_ID == device_id )
        {
            log_printf ( &logger, " Device ID: 0x%.2X\r\n", ( uint16_t ) device_id );
        }
        else
        {
            log_error( &logger, " Wrong Device ID: 0x%.2X", ( uint16_t ) device_id );
        }
    }
}

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

/*!
 * @file main.c
 * @brief SPIIsolator6 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of SPI Isolator 6 click board by reading the
 * device ID of the connected Accel 22 click board.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and logger.
 *
 * ## Application Task
 * Reads and checks the device ID of the connected Accel 22 click board, and displays the
 * results on the USB UART approximately once per second.
 *
 * @note
 * Make sure to provide VCC power supply on VCC-EXT pin.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "spiisolator6.h"

static spiisolator6_t spiisolator6;
static log_t logger;

/**
 * @brief SPI Isolator 6 get accel 22 device id function.
 * @details This function reads and checks the device ID of the connected Accel 22 click board.
 * @param[in] ctx : Click context object.
 * See #spiisolator6_t object definition for detailed explanation.
 * @return None.
 * @note None.
 */
void spiisolator6_get_accel22_device_id ( spiisolator6_t *ctx );

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    spiisolator6_cfg_t spiisolator6_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.
    spiisolator6_cfg_setup( &spiisolator6_cfg );
    SPIISOLATOR6_MAP_MIKROBUS( spiisolator6_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( SPI_MASTER_ERROR == spiisolator6_init( &spiisolator6, &spiisolator6_cfg ) )
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void )
{
    spiisolator6_get_accel22_device_id ( &spiisolator6 );
    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;
}

void spiisolator6_get_accel22_device_id ( spiisolator6_t *ctx )
{
    #define DEVICE_NAME             "Accel 22 click"
    #define DEVICE_SPI_READ_REG     0x0B
    #define DEVICE_REG_ID           0x00
    #define DEVICE_ID               0xAD
    uint8_t data_in[ 2 ] = { DEVICE_SPI_READ_REG, DEVICE_REG_ID };
    uint8_t device_id;
    if ( SPIISOLATOR6_OK == spiisolator6_generic_read ( ctx, data_in, 2, &device_id, 1 ) )
    {
        log_printf( &logger, "\r\n %s\r\n", ( char * ) DEVICE_NAME );
        if ( DEVICE_ID == device_id )
        {
            log_printf ( &logger, " Device ID: 0x%.2X\r\n", ( uint16_t ) device_id );
        }
        else
        {
            log_error( &logger, " Wrong Device ID: 0x%.2X", ( uint16_t ) device_id );
        }
    }
}

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