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30 分钟

使用AD74413R和STM32G431RB实现同时的ADC和DAC功能

解锁精确性和多功能性

AD-SWIO 2 Click with Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

已发布 11月 08, 2024

点击板

AD-SWIO 2 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G431RB

提升您的设计能力,使用终极ADC-DAC组合解决方案。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

AD-SWIO 2 Click基于Analog Devices的AD74413R,这是一款16位模数转换器(ADC)和13位数模转换器(DAC)。AD74413R具有多种模式,包括电压输出、电流输出、电压输入、外部供电电流输入、回路供电电流输入、外部RTD测量、数字输入逻辑和回路供电数字输入模式。ADC可以测量100Ω RSENSE上的电压或每个通道的I/OP_x螺钉端子上的电压。在高阻抗模式下,ADC默认测量螺钉端子上的电压(I/OP_x到I/ON_x),范围为0V到10V。ADC还提供用户可选择输入的诊断信息,例如电源、内部芯片温度、参考和调节器。AD74413R可以使用外部或内部参考电压。参考输入需要2.5V才能使AD74413R正常工作。参考电压在应用到DAC和ADC之前在内部缓冲。AD-SWIO 2 Click包含一个用于选择参考电压的跳线;左侧位置(默认)

选择外部参考电压。Analog Devices的ADR4525提供外部参考电压。ADR4525BRZ是一款高精度、低噪声电压参考,具有±0.02%的最大初始误差。通过将Vref跳线切换到右侧位置,AD74413R使用内部参考电压。如果AD-SWIO 2 Click使用内部参考电压,REFIN引脚必须连接到REFOUT引脚。AD-SWIO 2 Click有四个GPO-x引脚,每个通道一个(GPO-A、GPO-B、GPO-C、GPO-D)。每个通道的GPO-x引脚可以配置为数字输入功能的逻辑输出或逻辑高或低输出。GPO-x引脚可以通过GPO_CONFIGx寄存器中的GPO_SELECT位设置。该Click板™还包含一个LVIN(低电压输入)引脚,该引脚的测量电压范围为0V至2.5V。AD74413R包含四个13位DAC,每个通道一个。每个DAC核心是一个13位串DAC。架构结构由一串

电阻组成,每个电阻值为R。加载到DAC_CODEx寄存器中的数字输入代码确定从哪个串节点获取电压并馈入输出放大器。此架构本质上是单调和线性的。AD74413R在电压输出模式下具有可编程的短路限制,按通道编程。该电路在AVDD电源升压或用例配置更改时最小化I/OP_x螺钉端子的毛刺。可以通过AVDD引脚上的正模拟电源调节短路限制,AD-SWIO 2 Click上的输出电压限制为+20V。AD-SWIO 2 Click配备了Analog Devices的ADP1613升压DC-DC开关转换器,具有集成电源开关,能够提供高达20V的输出电压。该Click板™只能在3.3V逻辑电压水平下工作。在使用具有不同逻辑电平的MCU之前,必须进行适当的逻辑电压电平转换。然而,该Click板™配备了一个包含功能和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

AD-SWIO 2 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32G431RB MCU 提供了一种经济高效且灵活的平台,供开发者探索新想法并原型设计他们的项目。该板利用 STM32 微控制器的多功能性,使用户能够为他们的项目选择最佳的性能与功耗平衡。它配备了 LQFP64 封装的 STM32 微控制器,并包含了如用户 LED(同时作为 ARDUINO® 信号)、用户和复位按钮,以及 32.768kHz 晶体振荡器用于精确的计时操作等基本组件。Nucleo-64 板设计考虑到扩展性和灵活性,它特有的 ARDUINO® Uno

V3 扩展连接器和 ST morpho 扩展引脚头,提供了对 STM32 I/O 的完全访问,以实现全面的项目整合。电源供应选项灵活,支持 ST-LINK USB VBUS 或外部电源,确保在各种开发环境中的适应性。该板还配备了一个具有 USB 重枚举功能的板载 ST-LINK 调试器/编程器,简化了编程和调试过程。此外,该板设计旨在简化高级开发,它的外部 SMPS 为 Vcore 逻辑供电提供高效支持,支持 USB 设备全速或 USB SNK/UFP 全速,并内置加密功能,提升了项目的功效

和安全性。通过外部 SMPS 实验的专用连接器、 用于 ST-LINK 的 USB 连接器以及 MIPI® 调试连接器,提供了更多的硬件接口和实验可能性。开发者将通过 STM32Cube MCU Package 提供的全面免费软件库和示例得到广泛支持。这些,加上与多种集成开发环境(IDE)的兼容性,包括 IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM 和 STM32CubeIDE,确保了流畅且高效的开发体验,使用户能够充分利用 Nucleo-64 板在他们的项目中的能力。

Nucleo 64 with STM32G431RB MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

STM32G431RB front image

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

32k

你完善了我!

配件

Click Shield for Nucleo-64 配备了两个专有的 mikroBUS™ 插座,使得所有的 Click board™ 设备都可以轻松地与 STM32 Nucleo-64 开发板连接。这样,Mikroe 允许其用户从不断增长的 Click boards™ 范围中添加任何功能,如 WiFi、GSM、GPS、蓝牙、ZigBee、环境传感器、LED、语音识别、电机控制、运动传感器等。您可以使用超过 1537 个 Click boards™,这些 Click boards™ 可以堆叠和集成。STM32 Nucleo-64 开发板基于 64 引脚封装的微控制器,采用 32 位 MCU,配备 ARM Cortex M4 处理器,运行速度为 84MHz,具有 512Kb Flash 和 96KB SRAM,分为两个区域,顶部区域代表 ST-Link/V2 调试器和编程器,而底部区域是一个实际的开发板。通过 USB 连接方便地控制和供电这些板子,以便直接对 Nucleo-64 开发板进行编程和高效调试,其中还需要额外的 USB 线连接到板子上的 USB 迷你接口。大多数 STM32 微控制器引脚都连接到了板子左右边缘的 IO 引脚上,然后连接到两个现有的 mikroBUS™ 插座上。该 Click Shield 还有几个开关,用于选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平和 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外,用户还可以通过现有的双向电平转换器,使用任何 Click board™,无论 Click board™ 是否在 3.3V 或 5V 逻辑电压电平下运行。一旦将 STM32 Nucleo-64 开发板与我们的 Click Shield for Nucleo-64 连接,您就可以访问数百个工作于 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的 Click boards™。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
Reset
PC12
RST
SPI Chip Select
PB12
CS
SPI Clock
PB3
SCK
SPI Data OUT
PB4
MISO
SPI Data IN
PB5
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Alert Status
PC8
PWM
Data Ready
PC14
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

AD-SWIO 2 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 64 with STM32G431RB MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32G474RE MCU front image hardware assembly
LTE Cat.1 6 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
LTE Cat.1 6 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 Compiler Selection Step Image hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Clicker 4 for STM32F4 HA MCU 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 2 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • adswio2_get_conv_results - 此功能允许用户获取选定通道的转换结果。

  • adswio2_status_pin_ready - 此功能检查ready引脚的状态。

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 AdSwio2 Click example
 * 
 * # Description
 * This Click is a quad-channel software configurable input/output solution for building 
 * and process control application. The AD-SWIO 2 Click contains four 13-bit DACs, one 
 * per chanal, and 16-bit Σ-∆ ADC. These options give a lot of flexibility in choosing 
 * functionality for analog output, analog input, digital input, resistance temperature 
 * detector (RTD), and thermocouple measurements integrated into a single chip solution 
 * with a serial peripheral interface (SPI).
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Performs a hardware reset of the Click board and
 * executes a default configuration that enables channel A and sets it to measure voltage
 * input in the range from 0V to 10V, with 4800 SPS.
 * 
 * ## Application Task  
 * Waits for the data ready and then reads the results of ADC conversion from channel A
 * and if response is ok, then prints the results on the uart console.
 *  
 * ## Additional Functions
 *
 * - void application_default_handler ( uint8_t *err_msg ) - Sends an error report messages from Click
 * driver to initialized console module. It must be set using adswio2_set_handler function.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "adswio2.h"

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

static adswio2_t adswio2;
static log_t logger;

static uint8_t adswio2_rdy;
static adswio2_err_t adswio2_err;
static uint16_t adswio2_ch_a;
static uint16_t timeout;
static float adswio2_res;

const uint16_t ADSWIO2_RANGE_VOLT_MV = 10000;
const uint32_t ADSWIO2_RANGE_RESOLUTION = 65536;

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

void application_default_handler ( uint8_t *err_msg )
{
    char *err_ptr = err_msg;

    log_printf( &logger, "\r\n" );
    log_printf( &logger, "[ERROR] : %s", err_ptr );
    log_printf( &logger, "\r\n" );
}

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    adswio2_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.

    adswio2_cfg_setup( &cfg );
    ADSWIO2_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    adswio2_init( &adswio2, &cfg );
    Delay_ms ( 100 );
    
    adswio2_default_cfg( &adswio2 );
    Delay_ms ( 1000 );

    adswio2_rdy  = DUMMY;
    adswio2_ch_a = DUMMY;
    adswio2_res  = DUMMY;
    adswio2_err  = ADSWIO2_ERR_STATUS_OK;
    log_printf( &logger, " AD-SWIO 2 Click initialization done \r\n");
    log_printf( &logger, "************************************\r\n");
}

void application_task ( void )
{
    timeout = 0;
    do
    {
        Delay_1ms( );
        timeout++;
        adswio2_rdy = adswio2_status_pin_ready( &adswio2 );
        if ( timeout > 3000 ) 
        {
            timeout = 0;
            log_printf( &logger, " Reinitializing...");
            adswio2_default_cfg( &adswio2 );
            log_printf( &logger, "Done\r\n");
        }
    }
    while ( adswio2_rdy != 0 );
    
    adswio2_err = adswio2_get_conv_results( &adswio2, ADSWIO2_SETUP_CONV_EN_CHA, &adswio2_ch_a );
    
    if ( adswio2_err == ADSWIO2_ERR_STATUS_OK )
    {
        adswio2_res = adswio2_ch_a;
        adswio2_res /= ADSWIO2_RANGE_RESOLUTION;
        adswio2_res *= ADSWIO2_RANGE_VOLT_MV;
        adswio2_ch_a = adswio2_res;

        log_printf( &logger, " Voltage from channel A: %d mV\r\n", adswio2_ch_a );
        
        log_printf( &logger, "-----------------------------------\r\n\r\n" );
        Delay_ms ( 200 );
    }
}

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

额外支持

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