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通过使用SC16IS740和STM32F031K6实现数据通信现代化

连接传统与现代:RS232到I2C/SPI解决方案

UART I2C/SPI Click with Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU

已发布 10月 01, 2024

点击板

UART I2C/SPI Click

开发板

Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F031K6

体验我们的解决方案带来的数据转换能力,无缝地将RS232总线数据转换为您选择的I2C或SPI串行接口。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

UART I2C/SPI Click基于NXP的SC16IS740,这是一款I2C/SPI到UART接口芯片,具有64字节的发送和接收FIFO以及内置的IrDA SIR支持。该IC在两种接口之间桥接数据通信,提供了许多附加功能,如自动硬件和软件流控制支持、RS-485支持以及UART的软件重置。SC16IS740可以通过SPI或I2C接口进行配置,通过向与16C450兼容的一组寄存器写入值来实现。保持与广受欢迎的16C450异步通信元件(ACE)的向后兼容性,这使得软件可以轻松编写或从其他平台移植。第二个IC提供了RS-232通信的物理电平转换,以及±15kV范围内的ESD保护。由于SC16IS740仅使用TTL/CMOS逻辑电平操作,因此需要另一个IC来在硬件层面提供适当的信号转换。RS-232信号的电压电平可以在-15V和+15V之间变化(当线路未断言时为-3V至-15V,断言时为+3V至+15V)。使用了Maxim Integrated的低功耗

真正RS-232收发器MAX3237,用于将SC16IS740的CMOS/TTL电平UART信号调理为适当的RS-232信号。所有UART线路都通过此IC驱动,包括RXD、TXD、CTS和RTS线路。在转换为RS-232信号电平后,这些信号通过标准RS232连接器(DE-9)可用。Click板™配备了许多SMD跳线。有五个跳线在COMM SEL标签下分组,用于选择两个可用接口之一:SPI和I2C。通过将所有跳线移动到所需位置,用户可以选择与主机MCU通信的接口。建议一次移动所有跳线到左(SPI)或右(I2C)位置。#RESET引脚执行SC16IS740 IC的硬件重置。除了硬件重置外,此设备还支持软件重置,通过向SRESET寄存器写入值来实现。电源重置后或通过#RESET引脚发送重置脉冲后,建议等待外部时钟振荡器稳定。提供的外部时钟振荡器以1.8432 MHz工作,稳定时间最长为3ms。#RESET引脚路由到mikroBUS™ 

RST引脚,并且为低电平有效。#INT允许主机MCU接收来自SC16IS740的中断。此引脚允许七个不同的中断源生成中断信号。这样可以编写更优化的软件(固件),因为主机MCU不必连续轮询LSR寄存器以查看是否需要服务任何中断。然而,软件不必使用中断,因为每个中断源都将在线路状态寄存器(LSR)中指示。A0/#CS线有两个用途:当SC16IS740 IC处于SPI模式时,此引脚执行常规的SPI芯片选择功能。当处于I2C模式时,此引脚确定设备的I2C地址。因此,可以通过对该引脚施加特定逻辑电平来轻松更改SC16IS740 IC的I2C地址。SC16IS740的数据手册提供了有关使用和配置SC16IS740 IC的更多信息。然而,Click板™由mikroSDK库支持,提供简化原型和固件开发的功能。此Click板™仅在3.3V下运行。为了能够与使用5V逻辑电平通信线的MCU一起使用,应使用适当的电平转换电路。

UART I2C/SPI Click top side image
UART I2C/SPI Click bottom side 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

DB9母对母(2米)电缆是建立设备之间可靠串行数据连接的必备品。这条电缆两端均带有DB9母头连接器,使其能够在计算机、路由器、交换机及其他串行设备之间实现无缝连接。电缆长度为2米,提供了灵活的布线方案,而不会影响数据传输质量。精心制作的这条电缆确保了稳定和可靠的数据交换,非常适合工业应用、办公环境和家庭设置。无论是配置网络设备、访问控制台端口,还是使用串行外设,这条电缆的耐用结构和坚固连接器都能保证稳定的连接。简化您的数据通信需求,使用这条2米DB9母对母电缆,这是一种高效解决方案,旨在轻松高效地满足您的串行连接需求。

UART I2C/SPI Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
Reset
PA11
RST
SPI Chip Select / I2C Address Selection
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
NC
NC
PWM
Interrupt
PA12
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PB6
SCL
I2C Data
PB7
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

UART I2C/SPI 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

此款Click板可通过两种方式进行接口连接和监控:

  • Application Output - 在调试模式下,使用“Application Output”窗口进行实时数据监控。按照本教程正确设置它。

软件支持

库描述

该库包含UART I2C/SPI Click驱动程序的 API。

关键功能:

  • uarti2cspi_advanced_init - 高级初始化功能。

  • uarti2cspi_uart_write_text - UART写入文本功能。

  • uarti2cspi_uart_read - 读取Click模块的一个字节功能。

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 UARTI2CSPI Click example
 * 
 * # Description
 * This example showcases how to initialize, configure and use the UART I2C/SPI click module. 
 * The click is a I2C/SPI to UART bridge interface. It requires a RS232/485 cable in order to be 
 * connected to other click module or an adapter.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes the driver, configures UART, and enables UART interrupts. 
 * 
 * ## Application Task  
 * Depending on the selected mode, it reads all the received data or sends the desired message
 * every 2 seconds.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "uarti2cspi.h"

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

// #define DEMO_APP_TRANSMITTER
#define DEMO_APP_RECEIVER

#define TEXT_TO_SEND    "MikroE - UART I2C/SPI click\r\n"

static uarti2cspi_t uarti2cspi;
static log_t logger;

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    uarti2cspi_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.

    uarti2cspi_cfg_setup( &cfg );
    UARTI2CSPI_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    uarti2cspi_init( &uarti2cspi, &cfg );
    Delay_ms( 1000 );

    uarti2cspi_advanced_init( &uarti2cspi, 115200, UARTI2CSPI_UART_8_BIT_DATA, 
                                                   UARTI2CSPI_UART_NOPARITY,
                                                   UARTI2CSPI_UART_ONE_STOPBIT );
    Delay_ms( 100 );
    uarti2cspi_interrupt_enable( &uarti2cspi, UARTI2CSPI_RXD_INT_EN | UARTI2CSPI_THR_EMPTY_INT_EN );

    Delay_ms( 100 );

#ifdef DEMO_APP_TRANSMITTER
    log_info( &logger, "---- TRANSMITTER MODE ----" );
#endif
#ifdef DEMO_APP_RECEIVER
    log_info( &logger, "---- RECEIVER MODE ----" );
#endif
    Delay_ms( 1000 );
}

void application_task ( void )
{
#ifdef DEMO_APP_TRANSMITTER
    uarti2cspi_uart_write_text( &uarti2cspi, TEXT_TO_SEND );
    log_info( &logger, "---- The message has been sent ----" );
    Delay_ms( 2000 );
#endif
#ifdef DEMO_APP_RECEIVER
    if ( uarti2cspi_uart_data_ready( &uarti2cspi ) )
    {
        uint8_t rx_data = uarti2cspi_uart_read( &uarti2cspi );
        log_printf( &logger, "%c", rx_data );
    }
#endif
}

void main ( void )
{
    application_init( );

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

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

额外支持

资源

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