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使用MAX31910和STM32G431RB将24V传感器输出转换为5V CMOS兼容信号

您的工业信号序列化网关

Serializer Click with Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

已发布 11月 08, 2024

点击板

Serializer Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G431RB

该解决方案旨在简化传感器数据转换的复杂性,为您的自动化项目提供高效的5V CMOS兼容信号。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Serializer Click基于MAX31910,这是一款来自Maxim Integrated(现为Analog Devices一部分)的八通道数字输入转换器/序列器,适用于工业和过程自动化中的高通道密度数字输入模块。它具有集成的限流、低通滤波和通道序列化功能。与传统的分立电阻分压器实现相比,输入限流允许显著减少从现场电压电源(典型外部24V)消耗的功率。该器件使用待批专利的电路技术,减少了超出可能输入电流的功率消耗,进一步限制了单独的限流。MAX31910将传感器和开关的24V数字输出转换、调理并序列化为MCU所需的5V CMOS兼容信号。

它提供可编程逻辑控制器(PLC)数字输入模块的前端接口电路。可选择的片上低通滤波器允许基于应用的灵活去抖动和滤波传感器输出。序列器是可堆叠的,因此可以将任意数量的输入通道(IN1-IN8)序列化并通过一个SPI兼容端口输出。序列器输入(IN1-IN8)通过监测传感器输出的电压和电流来感知现场传感器的状态(开启与关闭)。这些输入引脚上的电流随着输入电压的升高而线性增加,直到达到电流钳位设置的限值(由板载电位器设置)。超过此点的任何电压增加不会进一步增加输入电流。Serializer Click通过安装了数字隔离器

(ISO7741和LTV-817S)的配置与MCU通过标准SPI接口通信。此外,它使用mikroBUS™插座的FLT引脚作为“故障”指示器,当发生过温或欠压等故障时立即通知主机。它还有一个标记为DB的双通道开关,用于确定当前的开关频率。根据开关位置自动选择当前开关时钟周期。此Click板™可通过VCC SEL跳线选择使用3.3V或5V逻辑电压水平,这样,既3.3V又5V的MCU都可以正确使用通信线路。此外,此Click板™配备了包含易于使用的功能和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

Serializer 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
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
Fault Interrupt
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

Serializer 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

软件支持

库描述

该库包含 Serializer Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • serializer_get_flt_pin - 该功能返回故障引脚的逻辑状态

  • serializer_read_input - 该功能通过SPI串行接口读取输入数据,并通过验证CRC字节检查数据完整性。

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 Serializer Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of a Serializer Click board by reading
 * the state of all inputs and displaying the results on the USB UART.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and logger.
 *
 * ## Application Task
 * Reads the state of all inputs and displays the results on the USB UART
 * approximately once per second. Also, if there's any fault indication detected,
 * it will be displayed accordingly.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "serializer.h"

static serializer_t serializer;
static log_t logger;

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    serializer_cfg_t serializer_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.
    serializer_cfg_setup( &serializer_cfg );
    SERIALIZER_MAP_MIKROBUS( serializer_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( SPI_MASTER_ERROR == serializer_init( &serializer, &serializer_cfg ) )
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void )
{
    uint8_t input_data = 0;
    err_t status = serializer_read_input ( &serializer, &input_data );
    
    if ( SERIALIZER_ERROR != status )
    {
        for ( uint8_t cnt = 0; cnt < 8; cnt++ )
        {
            log_printf( &logger, " IN%u: %s\r\n", ( uint16_t ) cnt + 1, 
                                                  ( char * ) ( ( input_data & ( 1 << cnt ) ) ? "High" : "Low" ) );
        }
        if ( status & SERIALIZER_STATUS_UNDERVOLTAGE )
        {
            log_info( &logger, "Undervoltage fault" );
        }
        if ( status & SERIALIZER_STATUS_OVERTEMPERATURE )
        {
            log_info( &logger, "Overtemperature fault" );
        }
        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

额外支持

资源

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