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30 分钟

使用ATA6570和STM32G431RB在高速CAN工业应用中脱颖而出

拥抱CAN技术的未来

ATA6570 Click with Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

已发布 11月 08, 2024

点击板

ATA6570 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G431RB

使用我们先进的CAN收发器,提升高速数据交换,彻底改变汽车通信。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

ATA6570 Click采用的是来自Microchip的ATA6570,这是一个独立的高速CAN收发器IC,具有部分网络支持。该IC支持CAN和最近建立的CAN FD协议,分别可达1Mbit/s和5Mbit/s。CAN总线内的通信是差分的,并通过特性阻抗为120Ω的双绞线进行。CANH和CANL驱动器驱动差分线路。这提供了对电磁干扰的鲁棒性和免疫性,这些干扰通常出现在汽车系统中。ISO 11898标准定义了一根双绞线电缆的信号线作为网络拓扑,两端由特性阻抗(CAN总线120Ω)的电阻终止-以防止信号反射。主导/被动状态用于消息优先级仲裁-发送具有较高优先级的信号的节点(二进制消息标识符号越低,优先级越高)将赢得仲裁,而优先级较低的节点将中止传输,等待总线再次可用。由于CAN线上的高逻辑电平被视为被动,因此TXD线具有内部上拉电阻,使得ATA6570设备如果引脚悬空,则保持被动。当TXD引脚处于VCC电平并且工作在正常模式时,CANH和CANL引脚上的驱动器被关闭。这些引脚相对于由内部自主总线偏置电路提供的GND偏置在2.5(VCC/2)(VCC的一半),并且CAN驱动器处于被动状态。将TXD引脚拉到GND将激活CANH和CANL驱动器并设置总线到主导状态。当TXD引脚设置为低电

平时,将启动TXD主导超时定时器。如果TXD引脚的低电平状态持续时间超过预定时间,则将禁用发射器,释放总线线路到被动状态。此功能可防止硬件或软件故障驱动总线线路到永久主导状态,从而阻止所有网络通信。当设备处于休眠或未供电模式时,驱动器将变得高电阻,使得设备被动并完全被CAN总线网络忽略。虽然RXD和TXD线与微控制器接口,但SPI总线设置内部寄存器,如部分网络寄存器和其他与状态和配置相关的寄存器。提供的MikroElektronika库包含通过SPI总线轻松设置参数并与节点建立通信的功能。部分网络允许选择性唤醒ATA6570 Click。如果配置为接受这些帧,则专用预定义帧可以唤醒设备。因此,当设备处于待机或睡眠模式时,它仍将主动监视总线以查找这些帧。SPI可以设置唤醒CAN帧ID和数据。除了通过部分网络功能唤醒设备之外,还可以使用CAN总线上的远程唤醒模式或通过连接到ATA6570 IC的WAKE引脚的板载开关唤醒设备。另一个唤醒源可以是SPI命令,对于那些SPI模块处于活动状态且CAN总线上的远程唤醒模式的模式。当设备处于休眠、MCU复位或关闭模式时,INH引脚,该引脚被路由到外部调节器,将关闭,从而降低了外部元件的功耗。ATA6570 Click上的两个

LDO调节器的#SHDN(关断)引脚连接到INH引脚。这两个调节器从汽车电池连接器(VS引脚)获取电源,为自定义需求提供5V和3.3V。这些LDO的输出通过可以填充的SMD跳线路由,以便LDO可用于启动mikroBUS™ 3.3V和5V电源轨。但是,值得注意的是,MikroElektronika不建议以这种方式为其系统供电-这就是为什么这些跳线默认情况下未填充的原因。当设备的温度变得过高并且设备之前是在正常模式下工作时,会激活过温模式。ATA6570提供两级过温保护。当达到第一温度级阈值时,将发出警报,以中断RX引脚上的中断(如果设置)并设置适当的状态位。如果温度上升,设备将关闭CAN驱动器。微控制器复位模式利用集成的看门狗。当发生看门狗事件时,它将在INH引脚上触发脉冲-该引脚将在预定时间内关闭,对通过ATA6570 click LDO连接的所有设备执行电源循环复位。这是针对通过mikroBUS™插槽供电的自定义系统的电源循环复位措施。标记为VIO SEL的板载SMD跳线选择两个LDO调节器的哪个电压轨将用作逻辑电压电平(SPI、UART)。它提供了3.3V和5V之间的电压选择,以便click board™可以与3.3V和5V可兼容的MCU进行接口连接。

ATA6570 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

2米长的DB9母至母(2m)电缆是在设备之间建立可靠的串行数据连接至关重要的。这条电缆两端都有DB9母连接器,可以在计算机、路由器、交换机和其他串行设备之间实现无缝连接。长度为2米,为您的设置提供了灵活性,而不会影响数据传输质量。这条电缆精心制作,确保数据交换始终一致可靠,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,这条电缆坚固的结构和强大的连接器都能保证稳定的连接。使用2米长的DB9母至母电缆简化您的数据通信需求,这是一种设计简单、高效满足您串行连接需求的解决方案。

ATA6570 Click accessories 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
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

ATA6570 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

这个库包含ATA6570 Click驱动的API。

关键函数:

  • ata6570_write_reg - 写寄存器

  • ata6570_read_reg - 读寄存器

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 
 * \brief Ata6570 Click example
 * 
 * # Description
 * This application is interfaces a Controller Area Network (CAN) protocol controller and the physical two-wire CAN bus.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * In addition to this module is palced inside normal working mode cappable of tranmission and reception of data.
 * 
 * ## Application Task  
 * Tranismiter/Receiver task depend on uncommented code
  Receiver logging each received byte to the UART for data logging, while transmiter send message each
  2 seconds.
 * 
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "ata6570.h"


// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES

#define PROCESS_RX_BUFFER_SIZE 500

// #define DEMO_APP_RECEIVER
#define DEMO_APP_TRANSMITER

static ata6570_t ata6570;
static log_t logger;

static char demo_message[ 9 ] = { 'M', 'i', 'k', 'r', 'o', 'E', 13, 10, 0 };
static int32_t rsp_size;
static char uart_rx_buffer[ PROCESS_RX_BUFFER_SIZE ] = { 0 };

// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    ata6570_cfg_t cfg;

    /** 
     * 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.

    ata6570_cfg_setup( &cfg );
    ATA6570_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    ata6570_init( &ata6570, &cfg );
    ata6570_write_reg( &ata6570, ATA6570_DMCR, ATA6570_OPMODE_NORMAL );
    Delay_ms ( 500 );
}

void application_task ( void )
{
    //  Task implementation.
    
#ifdef DEMO_APP_RECEIVER
       // RECEIVER - UART polling
      rsp_size = ata6570_generic_read( &ata6570, uart_rx_buffer, PROCESS_RX_BUFFER_SIZE );

      if ( rsp_size > 0 )
        {  
            log_printf( &logger, "%s", uart_rx_buffer );
            memset( uart_rx_buffer, 0, rsp_size );
        }  
#endif
       
#ifdef DEMO_APP_TRANSMITER
       // TRANSMITER - TX each 2 sec
       for( uint8_t i = 0; i < 8; i++ )
       {
           ata6570_generic_write( &ata6570, &demo_message[ i ], 1 );
       }
       Delay_ms ( 1000 );
       Delay_ms ( 1000 );
#endif
}

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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