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进入使用ISO1042和STM32G474RE的安全CAN通信领域

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CAN Isolator 2 Click with Nucleo 64 with STM32G474RE MCU

已发布 11月 08, 2024

点击板

CAN Isolator 2 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G474RE MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G474RE

该解决方案提供针对地电位差、电噪声和电压尖峰的保护,确保在 CAN 总线上进行稳定可靠的通信。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

CAN Isolator 2 Click 基于德州仪器的 ISO1042,这是一款隔离的 CAN 收发器。它具有多种特性,如欠压保护、驱动器主导超时 (TXD DTO)、总线引脚上的 HBM ESD 容差等。该收发器在无电状态下具有理想的被动高阻抗总线端子。如果与隔离电源配合使用,CAN Isolator 2 Click 是保护总线免受高电压和噪声电流的理想选择。此 Click board™ 上有两种操作状态:主导和隐性。在主导状态下,总线由驱动器差动驱动。在隐性状态下,CAN 节点的主 MCU 使用 TXD 引脚驱动总线,并通过 RXD 引脚从总线接

收数据。为了将 ISO1042 连接到 CAN 总线上,此 Click board™ 配备了一个标准的 DB 9 针公连接器。根据 ISO 11898-2 标准,最大总线长度为 40m,最大支线长度为 0.3m,而通过精心设计,电缆可以更长。该收发器具有高输入阻抗,因此允许在 CAN 总线上连接大量节点。CAN Isolator 2 Click 使用标准的 UART 接口与主 MCU 通信,通常使用的 UART RX 和 TX 引脚。此外,还有几个连接头可以通过跳线直接连接接口线。CAN Isolator 2 Click 的左侧有一个 VEXT 2 针连接头,用于连接外部电

源。与 VEXT 一起,在另一侧有 CANH 和 CANL 引脚,以相同方式连接 CAN 总线。在 CAN 连接头下方,还有一个 TX 和 RX 连接头,允许此 Click board™ 独立于主 MCU 使用。此 Click board™ 可以通过 VCC SEL 跳线选择 3.3V 或 5V 逻辑电压电平进行操作。这样,3.3V 和 5V 的 MCU 都可以正确使用通信线路。此外,此 Click board™ 配备了包含易于使用的函数和示例代码的库,可用于进一步开发。

CAN Isolator 2 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32G474R 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 STM32G474RE MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

STM32G474RE front image

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

512

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

128k

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

DB9 Cable Female-to-Female (2m) 电缆是建立设备之间可靠串行数据连接的必备工具。这条电缆两端均配有 DB9 母头连接器,使其能够在计算机、路由器、交换机和其他串行设备之间实现无缝连接。电缆长度为 2 米,提供灵活的布置选项而不会影响数据传输质量。该电缆经过精密制作,确保一致且可靠的数据交换,适用于工业应用、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。使用 2 米 DB9 母对母电缆简化您的数据通信需求,这是一个高效解决方案,旨在轻松高效地满足您的串行连接要求。

CAN Isolator 2 Click accessories 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
UART TX
PA3
TX
UART RX
PA2
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

CAN Isolator 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 STM32G474RE 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
Nucleo-64 with STM32GXXX MCU Access MB 1 Micro B Conn - upright/background 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 CAN Isolator 2 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • canisolator2_generic_write - CAN Isolator 2 数据写入功能。

  • canisolator2_generic_read - CAN Isolator 2 数据读取功能。

  • canisolator2_send_data - CAN Isolator 2 发送数据功能。

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 main.c
 * @brief CAN Isolator 2 Click Example.
 *
 * # Description
 * This example reads and processes data from CAN Isolator 2 clicks.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes driver and wake-up module.
 *
 * ## Application Task
 * Transmitter/Receiver task depends on uncommented code.
 * Receiver logging each received byte to the UART for data logging,
 * while transmitted send messages every 2 seconds.
 *
 * ## Additional Function
 * - static void canisolator2_clear_app_buf ( void )
 * - static err_t canisolator2_process ( void )
 *
 * @author Nenad Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "canisolator2.h"

#define PROCESS_BUFFER_SIZE 200

// #define TRANSMIT
#define RECIEVER

static canisolator2_t canisolator2;
static log_t logger;

static char app_buf[ PROCESS_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
static int32_t app_buf_len = 0;
static int32_t app_buf_cnt = 0;

unsigned char demo_message[ 9 ] = { 'M', 'i', 'k', 'r', 'o', 'E', 13, 10, 0 };

/**
 * @brief CAN Isolator 2 clearing application buffer.
 * @details This function clears memory of application buffer and reset it's length and counter.
 * @note None.
 */
static void canisolator2_clear_app_buf ( void );

/**
 * @brief CAN Isolator 2 data reading function.
 * @details This function reads data from device and concatenates data to application buffer.
 *
 * @return @li @c  0 - Read some data.
 *         @li @c -1 - Nothing is read.
 *         @li @c -2 - Application buffer overflow.
 *
 * See #err_t definition for detailed explanation.
 * @note None.
 */
static err_t canisolator2_process ( void );

void application_init ( void ) {
    log_cfg_t log_cfg;                    /**< Logger config object. */
    canisolator2_cfg_t canisolator2_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.

    canisolator2_cfg_setup( &canisolator2_cfg );
    CANISOLATOR2_MAP_MIKROBUS( canisolator2_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag  = canisolator2_init( &canisolator2, &canisolator2_cfg );
    if ( init_flag == UART_ERROR ) {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }

    app_buf_len = 0;
    app_buf_cnt = 0;
    log_info( &logger, " Application Task " );
    Delay_ms( 100 );
    
    #ifdef TRANSMIT
    
        log_printf( &logger, "    Send data:    \r\n" );
        log_printf( &logger, "      MikroE      \r\n" );
        log_printf( &logger, "------------------\r\n" );
        log_printf( &logger, "  Transmit data   \r\n" );
        Delay_ms( 1000 );

    #endif
        
    #ifdef RECIEVER

        log_printf( &logger, "   Receive data  \r\n" );
        Delay_ms( 2000 );
    
    #endif
        
    log_printf( &logger, "------------------\r\n" );
}

void application_task ( void ) {
   #ifdef TRANSMIT
    
        canisolator2_send_data( &canisolator2, demo_message );
        log_printf( &logger, "\t%s", demo_message );
        Delay_ms( 2000 );
        log_printf( &logger, "------------------\r\n" );    
    
    #endif
    
    #ifdef RECIEVER
    
        canisolator2_process( );

        if ( app_buf_len > 0 ) {
            log_printf( &logger, "%s", app_buf );
            canisolator2_clear_app_buf(  );
        }
    
    #endif
}

void main ( void ) {
    application_init( );

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

static void canisolator2_clear_app_buf ( void ) {
    memset( app_buf, 0, app_buf_len );
    app_buf_len = 0;
    app_buf_cnt = 0;
}

static err_t canisolator2_process ( void ) {
    int32_t rx_size;
    char rx_buff[ PROCESS_BUFFER_SIZE ] = { 0 };

    rx_size = canisolator2_generic_read( &canisolator2, rx_buff, PROCESS_BUFFER_SIZE );

    if ( rx_size > 0 ) {
        int32_t buf_cnt = 0;

        if ( app_buf_len + rx_size >= PROCESS_BUFFER_SIZE ) {
           canisolator2_clear_app_buf(  );
            return CANISOLATOR2_ERROR;
        } else {
            buf_cnt = app_buf_len;
            app_buf_len += rx_size;
        }

        for ( int32_t rx_cnt = 0; rx_cnt < rx_size; rx_cnt++ ) {
            if ( rx_buff[ rx_cnt ] != 0 ) {
                app_buf[ ( buf_cnt + rx_cnt ) ] = rx_buff[ rx_cnt ];
            } else {
                app_buf_len--;
                buf_cnt--;
            }

        }
        return CANISOLATOR2_OK;
    }
    return CANISOLATOR2_ERROR;
}

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

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