初学者
10 分钟

使用ISOM8710和STM32G431RB实现高压安全隔离

高压,无忧

Opto 7 Click with Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

已发布 11月 08, 2024

点击板

Opto 7 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G431RB

一种安全屏蔽装置,可以添加到电子系统中,特别适用于电源、电表、马达驱动和自动化系统等应用。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Opto 7 Click 基于两个 ISOM8710,它们是德州仪器的高速单通道光耦仿真器。它可以传输高达 25Mbps 的数据速率,并输出 CMOS 兼容的 3.3V 和 5V 信号。与光耦相比,ISOM7810 具有较高的共模瞬态抗扰度、低传播延迟、小脉冲失真、低功耗等优点。Opto 7 Click 配备了两个这些光耦仿真

器用于接收和传输数据。外部电源可以连接到 VCC2 端子,必须是 3.3V 或 5V。三针端子连接输入和输出数据线以及公共接地。Opto 7 Click 可以使用通用 IO 通过 GP1 和 GP2 引脚与主机 MCU 通信。它还可以用于标准 UART 通信隔离,常用的 UART RX 和 TX 引脚。选择可以通过 OUT SEL 和 IN 

SEL 跳线进行。为了通信正常工作,两者都应处于正确位置。此 Click board™ 可以通过 VCC SEL 跳线选择 3.3V 或 5V 逻辑电压级别进行操作。这样,具有 3.3V 和 5V 功能的 MCU 都可以正确使用通信线。另外,此 Click board™ 配有包含易于使用功能和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

Opto 7 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
NC
NC
RST
ID COMM
PB12
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
General-Purpose I/O
PC8
PWM
General-Purpose I/O
PC14
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

Opto 7 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 Opto 7 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • opto7_generic_write - Opto 7 数据写入功能。

  • opto7_set_gp1_pin - Opto 7 设置 GP1 引脚功能。

  • opto7_get_gp2_pin - Opto 7 获取 GP2 引脚功能。

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 Opto 7 Click Example.
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of Opto 7 click board by processing
 * the incoming data and displaying them on the USB UART.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initialization of UART LOG and GPIO pin, and UART drivers.
 *
 * ## Application Task
 * This example is made of two parts:
 * GPIO Example - The output pin is toggled every 5 seconds and input pin state is being tracked.
 * UART Example - Device assigned as transmitter is sending message and receiver is reading it and displaying it on USB UART.
 * 
 * ## Additional Function
 * - static void opto7_clear_app_buf ( void )
 * - static void opto7_log_app_buf ( void )
 * - static err_t opto7_process ( opto7_t *ctx )
 * 
 * @author Stefan Ilic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "opto7.h"

// Example selection macros
#define EXAMPLE_GPIO                1               // Example of using GPIO
#define EXAMPLE_UART                2               // Example of using UART
#define DEMO_EXAMPLE                EXAMPLE_GPIO    // Example selection macro

// Macros for UART example
#define TRANSMITTER                 // Comment out this line to place device into receiver mode
#define TX_MESSAGE                  "Opto 7 Click Example \r\n"

// Application buffer size
#define APP_BUFFER_SIZE             500
#define PROCESS_BUFFER_SIZE         200

static opto7_t opto7;
static log_t logger;


static uint8_t app_buf[ APP_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
static int32_t app_buf_len = 0;

/**
 * @brief Test clearing application buffer.
 * @details This function clears memory of application buffer and reset its length.
 * @note None.
 */
static void opto7_clear_app_buf ( void );

/**
 * @brief Test log application buffer.
 * @details This function logs data from application buffer to USB UART.
 * @note None.
 */
static void opto7_log_app_buf ( void );

/**
 * @brief Test data reading function.
 * @details This function reads data from device and concatenates data to application buffer. 
 * @param[in] ctx : Click context object.
 * See #opto7_t object definition for detailed explanation.
 * @return @li @c  0 - Read some data.
 *         @li @c -1 - Nothing is read.
 * See #err_t definition for detailed explanation.
 * @note None.
 */
static err_t opto7_process ( opto7_t *ctx );

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    opto7_cfg_t opto7_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.
    opto7_cfg_setup( &opto7_cfg );
    OPTO7_MAP_MIKROBUS( opto7_cfg, MIKROBUS_1 );
    
#if ( DEMO_EXAMPLE == EXAMPLE_GPIO )
    opto7_drv_interface_selection( &opto7_cfg, OPTO7_DRV_SEL_GPIO );
#else
    opto7_drv_interface_selection( &opto7_cfg, OPTO7_DRV_SEL_UART );
#endif
    
    if ( UART_ERROR == opto7_init( &opto7, &opto7_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
#if ( DEMO_EXAMPLE == EXAMPLE_GPIO )
    log_printf( &logger, " GP1 pin state HIGH \r\n" );
    opto7_set_gp1_pin( &opto7, OPTO7_PIN_STATE_HIGH );
     if ( OPTO7_PIN_STATE_HIGH == opto7_get_gp2_pin( &opto7 ) )
    {
        log_printf( &logger, " GP2 pin state HIGH \r\n" );
    }
    else
    {
        log_printf( &logger, " GP2 pin state LOW \r\n" );
    }
    log_printf( &logger, "- - - - - - - - - - - -\r\n" );
    Delay_ms( 5000 );
    
    log_printf( &logger, " GP1 pin state LOW \r\n" );
    opto7_set_gp1_pin( &opto7, OPTO7_PIN_STATE_LOW );
    if ( OPTO7_PIN_STATE_HIGH == opto7_get_gp2_pin( &opto7 ) )
    {
        log_printf( &logger, " GP2 pin state HIGH \r\n" );
    }
    else
    {
        log_printf( &logger, " GP2 pin state LOW \r\n" );
    }
    log_printf( &logger, "- - - - - - - - - - - -\r\n" );
    Delay_ms( 5000 );
#else
#if defined TRANSMITTER
    log_printf( &logger, " Message sent! \r\n" );
    opto7_generic_write( &opto7, TX_MESSAGE, strlen( TX_MESSAGE ) );
    Delay_ms( 2000 );
#else
    if ( OPTO7_OK == opto7_process( &opto7 ) ) 
    {
        opto7_log_app_buf( );
        opto7_clear_app_buf( );
    }
#endif

#endif
}

void main ( void ) 
{
    application_init( );

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

static void opto7_clear_app_buf ( void ) 
{
    memset( app_buf, 0, app_buf_len );
    app_buf_len = 0;
}

static void opto7_log_app_buf ( void )
{
    for ( int32_t buf_cnt = 0; buf_cnt < app_buf_len; buf_cnt++ )
    {
        log_printf( &logger, "%c", app_buf[ buf_cnt ] );
    }
}

static err_t opto7_process ( opto7_t *ctx ) 
{
    uint8_t rx_buf[ PROCESS_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
    int32_t overflow_bytes = 0;
    int32_t rx_cnt = 0;
    int32_t rx_size = opto7_generic_read( ctx, rx_buf, PROCESS_BUFFER_SIZE );
    if ( ( rx_size > 0 ) && ( rx_size <= APP_BUFFER_SIZE ) ) 
    {
        if ( ( app_buf_len + rx_size ) > APP_BUFFER_SIZE ) 
        {
            overflow_bytes = ( app_buf_len + rx_size ) - APP_BUFFER_SIZE;
            app_buf_len = APP_BUFFER_SIZE - rx_size;
            memmove ( app_buf, &app_buf[ overflow_bytes ], app_buf_len );
            memset ( &app_buf[ app_buf_len ], 0, overflow_bytes );
        }
        for ( rx_cnt = 0; rx_cnt < rx_size; rx_cnt++ ) 
        {
            if ( rx_buf[ rx_cnt ] ) 
            {
                app_buf[ app_buf_len++ ] = rx_buf[ rx_cnt ];
            }
        }
        return OPTO7_OK;
    }
    return OPTO7_ERROR;
}

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

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