通过配置通道和内置诊断功能,实现工业数字输入和输出的灵活控制,非常适用于自动化、马达控制和可编程逻辑控制器 (PLC) 系统
A
A
硬件概览
它是如何工作的?
DIGI I/O Click基于Analog Devices的MAX14906,这是一款四通道工业数字输入/输出IC,符合IEC 61131-2标准。该IC允许其四个通道独立配置,非常适合需要高速数字I/O灵活性的应用。每个通道都可以作为高端开关、推挽驱动器或符合1类、2类或3类标准的数字输入器件工作。该Click板™在适应性数字I/O功能至关重要的环境中表现出色,提供了复杂工业自动化和控制系统所需的强大且可靠的性能。在输出模式下,MAX14906提供了卓越的控制,其高端开关电流限制可调节在130mA到1.2A之间,并且具有高达两倍负载电流的浪涌电流能力,确保在苛刻的环境中可靠运行。该器件还具有仅为120mΩ的导通电阻(25°C),使其能够以最小的功率损耗实现高效运行。此外,推挽驱动器配置能够通过电缆高速传输信号,确保快速放电负载电容,提高响应速度。作为数字输入器件,MAX14906支持各种配置下的精确电流吸收,1类和3类输入电流为2.3mA,2类输入电流为7mA。其多样性使DIGI I/O Click非常适合工业数字输入和输出模块、电机控制系统、可编程逻辑控制器(PLC)和分布式控制系统(DCS)。顶部的四个DO/I通道(1-4端子)可通过将SetOUT寄存器中的相应SetDi_位设置
为0,单独配置为数字输出操作。默认情况下,所有四个通道都初始化为输出。将EN引脚设置为高电平可以激活1-4通道的输出,而设置为低电平则会禁用或三态所有输出。ConfigDO寄存器中的两个DoMode位控制每个通道的输出模式,允许在高端或推挽配置之间进行选择。ConfigDI寄存器中的Typ2Di位管理输入配置模式,在1类和3类输入与2类输入之间切换。用户可以通过SPI接口控制或读取I/O电平,也可以直接管理四个双向逻辑引脚(D1至D4)。此Click板™设计用于24V操作,通过标记为V24的端子供电。默认情况下,所有通道(1-4)都使用24V供电;然而,每个通道都可以通过连接替代电压到V1-V4端子单独供电。要启用此功能,用户必须首先切断板背面的电路痕迹,以禁用默认的供电配置。此外,板上还包括一个VOK绿色LED,指示有效的外部电源。该板通过最大频率为10MHz的SPI接口与主MCU通信。SPI接口包括一个内置的芯片地址解码器,能够使用共享的SPI总线和公共芯片选择(CS)线与多个基于MAX14906的板通信。为支持这一点,板上提供了可配置的SPI地址,可通过ADDR SEL跳线设置,使多个基于MAX14906的板在一起使用时可以进行访问。SPI接口
为每个通道提供全局和每通道的配置和诊断功能,包括电源过压和欠压检测、断线或开路检测、热过载保护和电流限制报告。除了接口引脚外,板上还使用了多个其他控制引脚以确保正常运行。SYN引脚作为同步控制引脚,当SYN上升沿时,配置为数字输出的端子会同步更新,且当SYN保持低电平时,端子1-4的输出状态保持不变。RDY引脚在内部逻辑电源高于欠压锁定(UVLO)阈值时为被动低电平,表示寄存器具有足够的电源电压。如果内部寄存器电源下降到UVLO阈值以下,寄存器内容将丢失,RDY引脚会变为高电平。此外,当任一通道检测到诊断故障时,FLT引脚会被拉低。该板还通过FUNC SEL跳线提供了额外功能控制。上方的C跳线作为CRC启用跳线,激活SPI接口上的CRC。R跳线允许使用外部5V稳压器。当R跳线设置为ON时,内部LDO稳压器将被禁用,5V必须通过V5头供电。如果R跳线处于OFF位置,内部LDO保持活动,V5头将作为5V供电输出。此Click板™可通过VCC SEL跳线选择在3.3V或5V逻辑电压水平下运行。这样,3.3V和5V的MCU都可以正确使用通信线路。此外,此Click板™配备了一个包含易于使用的函数和示例代码的库,供进一步开发参考。
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。
微控制器概述
MCU卡片 / MCU

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™。
Wire Jumpers Male to Male (15 cm length, 10pcs) 是一组高质量的跳线,专为便捷的原型设计和测试而设计。每根线长 15 厘米,两端配有公连接器,方便在面包板或其他电子项目中连接组件。该套装包括十根不同颜色的跳线,便于电路中的清晰标识和组织。这些跳线非常适合 DIY 项目、设置以及其他需要快速、可靠连接的电子应用。
Wire Jumpers Male to Female (15 cm length, 10pcs) 是一套高质量的跳线,专为简化原型设计和测试而设计。每根跳线长15厘米,一端为公头连接器,另一端为母头连接器,方便在面包板或其他电子项目中轻松连接组件。该套装包含十根不同颜色的跳线,便于电路中的清晰识别和组织。这些跳线非常适合DIY项目、设置和其他电子应用,在需要快速、可靠连接的场合下提供了理想的解决方案。
使用的MCU引脚
mikroBUS™映射器
“仔细看看!”
Click board™ 原理图

一步一步来
项目组装
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 DIGI I/O Click 驱动程序的 API。
关键功能:
digiio_write_reg
- 此功能使用SPI串行接口将数据写入所选寄存器。digiio_read_reg
- 此功能使用SPI串行接口从所选寄存器读取数据。digiio_sync_io
- 此功能通过切换SYNC引脚的逻辑状态来同步寄存器。
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 DIGI IO Click example
*
* # Description
* This example demonstrates the use of DIGI IO Click board by setting and reading
* the DOI channels state.
*
* The demo application is composed of two sections :
*
* ## Application Init
* Initializes the driver and performs the Click default configuration which sets
* the DOI1 and DOI2 as output and the DOI3 and DOI4 as inputs.
*
* ## Application Task
* Toggles the DOI1 and DOI2 pins state and then reads the status of all four DOI pins
* and displays the results on the USB UART approximately once per second.
*
* @author Stefan Filipovic
*
*/
#include "board.h"
#include "log.h"
#include "digiio.h"
static digiio_t digiio;
static log_t logger;
void application_init ( void )
{
log_cfg_t log_cfg; /**< Logger config object. */
digiio_cfg_t digiio_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.
digiio_cfg_setup( &digiio_cfg );
DIGIIO_MAP_MIKROBUS( digiio_cfg, MIKROBUS_1 );
if ( SPI_MASTER_ERROR == digiio_init( &digiio, &digiio_cfg ) )
{
log_error( &logger, " Communication init." );
for ( ; ; );
}
if ( DIGIIO_ERROR == digiio_default_cfg ( &digiio ) )
{
log_error( &logger, " Default configuration." );
for ( ; ; );
}
log_info( &logger, " Application Task " );
}
void application_task ( void )
{
uint8_t set_out = 0;
uint8_t doi_level = 0;
digiio_sync_io ( &digiio );
if ( DIGIIO_OK == digiio_read_reg ( &digiio, DIGIIO_REG_SET_OUT, &set_out ) )
{
set_out ^= ( DIGIIO_SET_OUT_HIGH_O1_MASK | DIGIIO_SET_OUT_HIGH_O2_MASK );
if ( DIGIIO_OK == digiio_write_reg ( &digiio, DIGIIO_REG_SET_OUT, set_out ) )
{
digiio_sync_io ( &digiio );
}
}
if ( DIGIIO_OK == digiio_read_reg ( &digiio, DIGIIO_REG_DOI_LEVEL, &doi_level ) )
{
if ( doi_level & DIGIIO_DOI_LEVEL_DOI1 )
{
log_printf ( &logger, " DOI1: HIGH\r\n" );
}
else
{
log_printf ( &logger, " DOI1: LOW\r\n" );
}
if ( doi_level & DIGIIO_DOI_LEVEL_DOI2 )
{
log_printf ( &logger, " DOI2: HIGH\r\n" );
}
else
{
log_printf ( &logger, " DOI2: LOW\r\n" );
}
if ( doi_level & DIGIIO_DOI_LEVEL_DOI3 )
{
log_printf ( &logger, " DOI3: HIGH\r\n" );
}
else
{
log_printf ( &logger, " DOI3: LOW\r\n" );
}
if ( doi_level & DIGIIO_DOI_LEVEL_DOI4 )
{
log_printf ( &logger, " DOI4: HIGH\r\n" );
}
else
{
log_printf ( &logger, " DOI4: LOW\r\n" );
}
log_printf ( &logger, "\r\n" );
}
Delay_ms ( 1000 );
}
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