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30 分钟

使用 AD5231 和 STM32G474RE 最大化电路校准和调谐的效率。

光速校准。

DIGI POT 3 Click with Nucleo 64 with STM32G474RE MCU

已发布 11月 08, 2024

点击板

DIGI POT 3 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G474RE MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G474RE

用我们的数字电位器替换传统的模拟对应物,确保长期可靠性和适应性,以满足不断发展的应用需求。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

DIGI POT 3 Click基于来自Analog Devices的AD5231,一个带有非易失性存储器(EEMEM)的1024位置(10位)数字电位器。如前所述,这个数字电位器具有许多功能,使它成为经典机械电位器的优选。它提供固态可靠性、高精度、额外的非易失性(NV)存储单元,最重要的是 - 它可以通过高速SPI接口由MCU进行数字控制,其引脚路由到mikroBUS™。Analog Devices Inc.提供了同一IC的几个子类型,但DIGI POT 3 click使用标记为AD5231BRUZ10的型号,意味着在电位器端点之间具有10KΩ的电阻。它的一个独特特性是,在上电后刷新其电阻器寄存器(在设备数据表中称为RDAC),从而可以在上电时恢复电阻器位置,就像机械对应物一样。电阻器位置寄存器(RDAC)不会自动写入EEMEM,因为这种类型的存储器具有有限的写入周期,这是技术本身的限制。因此,一旦位置已经确定,就可以通过命令(命令0x2 - 将RDAC设置存储到EEMEM)将其存储在EEMEM中。AD5231 IC被出厂预编程为在上电后将电阻器设置在中间位置,但可以通过使用上述命令存储自定义位置来覆盖。除了将RDAC寄存器存储到EEMEM之外,还可以存储14个更多的字,每个字长16位。这个EEMEM区域可以用于任何目的 - 查找表、其他组件的数据或系统识别信息。写

入EEMEM需要一些时间,而AD5231 IC是不响应的。此操作需要约25ms,其结束由AD5231 IC的RDY引脚发出信号,路由到mikroBUS™的INT引脚 - 标记为RDY。当从EEMEM循环读取或写入完成时,此引脚脉冲到低逻辑电平。否则,它由一个板载上拉电阻拉到高逻辑电平。有关命令和地址的完整列表,请参阅AD5231数据表。然而,MikroElektronika提供了一个包含与MIKROE编译器兼容的函数的库,可用于简化DIGI POT 3 Click编程。该库还包含一个示例应用程序,演示了其使用。此示例应用程序可用作自定义设计的参考。Click板™配有边缘螺钉端子,将Click板™连接到外部电路。它们为外部电路提供安全连接。一个小的电位器电气符号打印说明了如何正确连接这些端子:标记为A和B的输入是数字电位器的端点,而W是电阻器。最后,GND符号连接电路的地线,电位器将在其中使用。DIGI POT 3 Click允许使用单极和双极信号。正极和负极供电引脚之间的电位确定了适当的数字电位器操作的边界条件。内部正向偏置二极管夹住超出此范围的A、B和W端子的供电信号。由于该Click板™旨在用于mikroBUS™,AD5231的电源电压为+3.3V或+5V,可通过标记为VCC SEL的板载SMD跳线进行选择。这使得在0到VCC之间的电压范围内工作成为可能。通过利用额外的电路,也可以

处理双极信号,这对于将数字接口到音频源是有用的。由于mikroBUS™上没有负电源可用,因此Click板™使用MCP6022,来自Microchip的轨至轨,10 MHz的板载运算放大器,以支持双极信号的操作。它是一个非反相放大器,增益为1 - 缓冲器。几个板载SMD跳线用于引导信号,使其通过缓冲器而不是直接馈送到AD5231 IC。一个标记为信号极性的SMD跳线组用于将信号引导到适当的路线:将所有这些跳线设置为左侧位置将直接连接终端输入到AD5231 IC,允许连接范围从0到VCC的单极信号。将所有这些跳线移动到右侧位置将使输入信号经过去耦合电容和缓冲器,从而允许使用双极信号,并引入偏置VCC/2。这样,信号可以在负半周期中在VCC/2和GND之间摆动,在正半周期中在VCC/2和VCC之间摆动。然后,去耦合电容将偏移移除到W端子。这些SMD跳线应移动到左侧或右侧位置,因为将其中一些留在相反位置可能会使设备无响应。如果需要将电阻器引脚路由回mikroBUS™,AN引脚可以用作辅助电阻器输出。通过将标记为AN的适当SMD跳线移动到右侧位置,可以完全将此引脚与mikroBUS™断开连接。这不会影响输出端子上的电阻器输出的存在。

DIGI POT 3 Click hardware overview image

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。

Nucleo 64 with STM32G474RE MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

STM32G474RE front image

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™。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Wiper Output
PA15
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
Data Ready
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

DIGI POT 3 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 STM32G474RE 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

这个库包含用于 DIGI POT 3 Click 驱动程序的 API。

关键函数:

  • digipot3_store_eemem - 此函数将16位数据存储到所需的EEMEM(非易失性)存储器位置

  • digipot3_send_command - 此函数执行所需的命令

  • digipot3_write_dac - 此函数将10位值写入DAC寄存器并确定电阻器位置

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 DigiPot3 Click example
 * 
 * # Description
 * This app get value from digital potentiometer and stored to the EEMEM memory.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes device.
 * 
 * ## Application Task  
 * Increments the wiper position by 6dB every 2 seconds. When wiper position
 * reaches the desired value (0x0200), then the wiper position be decremented by 6dB every 2 seconds, until position 
 * value reaches the new desired value (0x0002). After that the new position value will be stored to the EEMEM memory,
 * if that value does not already exist in the EEMEM memory.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "digipot3.h"

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

static digipot3_t digipot3;
static log_t logger;

uint16_t digital_value;
uint16_t eemem_value;

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    digipot3_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.

    digipot3_cfg_setup( &cfg );
    DIGIPOT3_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    digipot3_init( &digipot3, &cfg );

    Delay_ms( 200 );
    
    digipot3_read_dac(  &digipot3, &digital_value );
    digipot3_read_eemem( &digipot3, DIGIPOT3_RDAC_EEMEM_LOC, &eemem_value );
    
    if ( eemem_value != digital_value )
    {
        digipot3_send_command( &digipot3, DIGIPOT3_RESTORE_EEMEM_TO_RDAC_COMM );
    }

    log_printf( &logger, "DIGI POT 3 is initialized \r\n" );
    Delay_ms( 200 );
}

void application_task ( void )
{
    while ( digital_value < 0x0200 )
    {
        digipot3_send_command( &digipot3, DIGIPOT3_INCREMENT_RDAC_6DB_COMM );
        digipot3_read_dac( &digipot3, &digital_value );
        log_printf( &logger, "DAC value is: %u \r\n", digital_value );
        Delay_ms( 2000 );
    }

    while ( digital_value > 0x0002 )
    {
        digipot3_send_command( &digipot3, DIGIPOT3_DECREMENT_RDAC_6DB_COMM );
        digipot3_read_dac( &digipot3, &digital_value );
        log_printf( &logger, "DAC value is: %u \r\n", digital_value );
        Delay_ms( 2000 );
    }

    if ( eemem_value != digital_value )
    {
        digipot3_send_command( &digipot3, DIGIPOT3_STORE_RDAC_TO_EEMEM_COMM );
        eemem_value = digital_value;
    }
}

void main ( void )
{
    application_init( );

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

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

额外支持

资源

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