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使用ISO7741和STM32G431RB为您的项目提供SPI隔离

信号隔离的无声英雄

SPI Isolator 2 Click with Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

已发布 11月 08, 2024

点击板

SPI Isolator 2 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G431RB

使用我们的SPI隔离器,您可以有效地断开电路不同部分之间的电气连接,防止干扰、噪声和电压不匹配,这些问题可能会中断数据传输。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

SPI Isolator 2 Click基于ISO7741,这是一款由德州仪器提供的高性能四通道数字隔离器,能够实现高达5000Vrms的电隔离。它在低功耗下提供高电磁抗扰度和低辐射,同时隔离数字I/O。该模块具有三个正向通道和一个反向通道,为隔离的SPI数据通信提供了紧凑的解决方案。每个隔离通道都有一个逻辑输入和输出缓冲器,由双电容二氧化硅绝缘屏障隔开。ISO7741数字隔离器使用单端CMOS逻辑切换技术,通过隔离屏障传输数字数据。发射器通过隔离屏障发送高频载波来表示一种数字状态,不发送信号来表示另一

种数字状态。经过高级信号调理后,接收器解调信号并通过缓冲级产生输出。如果启用引脚处于低逻辑状态,输出信号将进入高阻抗状态。SPI Isolator 2 Click通过SPI串行接口与MCU通信,最大数据速率为100 Mbps。此Click板™还配备了两侧各两个使能引脚,可用于将各自的输出置于高阻抗状态,以便进行多主驱动应用并降低功耗。ISO7741数字侧的使能引脚标记为EN1,连接到mikroBUS™插座的RST引脚,而另一使能引脚连接到隔离侧的外部连接器,标记为EN2。除了连接到隔离SPI数据通信线路的连接器外,

此Click板™还有另一个外部电源供应终端。电压范围为2.25V至5.5V,适用于3.3V和5V的MCU。ISO7741还可以阻挡高电压,隔离地线,并防止数据总线或其他电路上的噪声电流进入本地地线并损坏敏感电路。此Click板™可以通过VCC SEL跳线选择使用3.3V或5V逻辑电压水平。这样,3.3V和5V的MCU都可以正确使用通信线路。此外,这款Click板™配备了一个包含易用函数和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

SPI Isolator 2 Click top side image
SPI Isolator 2 Click bottom side 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
Enable
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
NC
NC
PWM
NC
NC
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

SPI 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 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
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 SPI Isolator 2 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • spiisolator2_output_enable - 该功能启用或禁用ISO7741的输出(隔离)

  • spiisolator2_set_cmd - 该功能向ISO7741发送所需命令

  • spiisolator2_write_byte - 该功能将数据字节写入ISO7741的目标8位寄存器地址

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 SPIIsolator2 Click example
 *
 * # Description
 * This is an example that demonstrates the use of the SPI Isolator 2 click board.
 * This board uses the ISO7741 which provides high electromagnetic immunity and low
 * emissions at low power consumption while isolating digital I/Os. In this example,
 * we write and then read data from the connected EEPROM 5 click to the SPI Isolator 2
 * click board.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes SPI, begins to write log, set write/read memory address, enable output.
 *
 * ## Application Task
 * Enables write to EEPROM, then writes the specified text message, and reads it back.
 * All data is being displayed on the USB UART where you can track the program flow.
 *
 * @author Jelena Milosavljevic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "spiisolator2.h"

static spiisolator2_t spiisolator2;
static log_t logger;
static uint8_t demo_data[ 7 ] = { 'M', 'i', 'k', 'r', 'o', 'E', 0 };
static uint8_t read_data[ 7 ] = { 0 };
static uint32_t memory_address = 1234;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;                         /**< Logger config object. */
    spiisolator2_cfg_t spiisolator2_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.
    spiisolator2_cfg_setup( &spiisolator2_cfg );
    SPIISOLATOR2_MAP_MIKROBUS( spiisolator2_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( SPI_MASTER_ERROR == spiisolator2_init( &spiisolator2, &spiisolator2_cfg ) ) 
    {        
        log_error( &logger, " Application Init Error. \r\n" );
        log_info( &logger, " Please, run program again... \r\n" );
        for ( ; ; );
    }
    Delay_ms( 100 );

    spiisolator2_output_enable( &spiisolator2, SPIISOLATOR2_OUT_ENABLE );
    log_info( &logger, " Application Task " );
    Delay_ms( 100 );
}

void application_task ( void ) 
{
    spiisolator2_set_cmd( &spiisolator2, SPIISOLATOR2_EEPROM5_CMD_WREN );
    Delay_ms( 10 );

    spiisolator2_multi_write( &spiisolator2, 
                              ( ( uint32_t ) SPIISOLATOR2_EEPROM5_CMD_WRITE << 24 ) | memory_address, 4, demo_data, 7 );
    log_printf( &logger," Write data : %s\r\n", demo_data );
    log_printf( &logger, "- - - - - - - - - - -\r\n" );
    Delay_ms( 100 );

    spiisolator2_multi_read( &spiisolator2, 
                             ( ( uint32_t ) SPIISOLATOR2_EEPROM5_CMD_READ << 24 ) | memory_address, 4, read_data, 7 );
    Delay_ms( 1000 );
    
    log_printf( &logger, " Read data  : %s\r\n", read_data );
    log_printf( &logger, "---------------------\r\n" );
    Delay_ms( 5000 );
}

void main ( void ) 
{
    application_init( );

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

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

额外支持

资源

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