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30 分钟

使用 TCA9545A 和 STM32G474RE 简化和提升您的 I2C 管理需求

切换,复用及更多

I2C MUX 2 Click with Nucleo 64 with STM32G474RE MCU

已发布 11月 08, 2024

点击板

I2C MUX 2 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G474RE MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G474RE

致力于提升您的I2C通信能力,我们的使命是提供无缝访问I2C多路复用的功能,提供用户友好且灵活的解决方案,以有效应对复杂的I2C场景。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

I2C MUX 2 Click 基于德州仪器的TCA9545A,这是一款4通道、双向转换I2C开关。主SCL/SDA信号对被引导到四个从设备通道,SC0/SD0至SC3/SD3。可以选择任意一个下游通道,也可以选择四个通道的任意组合。TCA9545A还支持中断信号,以便主设备检测连接到INT3-INT0输入端子的任何从设备产生的中断,该中断信号会传送到INT输出端子。该设备提供一个低电平有效的RESET输入,用于重置状态机,并在下游I2C总线之一卡在低电平时允许TCA9545A恢复。设备的状态机还可以通过循环电源VCC(即上电复位,POR)重置。RESET功能和POR都会导致所有通道被取消选择。I2C数据路径的连接由相同的I2C主设备控制,该主设备切换与多个I2C从设备通信。通过焊接标记为ADDR SEL的SMD跳线来配置I2C从设备地址,以设置最低有效位(LSB)。在成功确认从设备地址后,可以读写一个8位控制寄存器,以确定选定的通道和中断的状

态。TCA9545A还可以用于电压转换,允许在每个SCn/SDn对上使用不同的总线电压,使1.8V、2.5V或3.3V部件能够与5V部件通信。这通过使用外部上拉电阻将总线拉到主设备和每个从设备通道所需的电压来实现。一个或多个SCn/SDn下游对或通道通过控制寄存器的内容进行选择。TCA9545A被寻址后,控制寄存器被写入。控制字节的四个LSB用于确定要选择的通道。当一个通道被选中时,在I2C总线上发出停止条件后它会变为活动状态。这确保了所有SCn/SDn线在通道激活时处于高电平状态,以便在连接时不会产生错误条件。确认周期后必须始终发生停止条件。TCA9545A提供四个中断输入(每个通道一个)和一个开漏中断输出。当任何设备产生中断时,TCA9545A会检测到该中断并将中断输出驱动为低电平。通道不需要处于活动状态即可检测中断。控制寄存器中的位也会被设置。控制寄存器的第4-7位分别对应于TCA9545A的0-3通道。因此,如

果连接到通道1的任何设备产生中断,当读取操作完成时,中断输入的状态将被加载到控制寄存器中。同样,连接到通道0的任何设备产生中断,将导致读取时控制寄存器的第4位被设置。主设备随后可以寻址TCA9545A并读取控制寄存器的内容,以确定哪个通道包含产生中断的设备。然后主设备可以重新配置TCA9545A以选择该通道并定位产生中断的设备并清除它。应注意,一个通道上可能有多个设备提供中断,因此主设备必须确保通道上的所有设备都被询问中断。如果不需要中断功能,中断输入可以用作通用输入。如果未使用,中断输入必须连接到VCC。此Click板™可以通过VCC SEL跳线选择3.3V或5V逻辑电压水平。这种方式,3.3V和5V的MCU都可以正确使用通信线路。此外,该Click板™配有一个库,包含易于使用的函数和示例代码,可以用作进一步开发的参考。

I2C MUX 2 Click top side image
I2C MUX 2 Click bottom side 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

NC
NC
AN
Reset
PC12
RST
NC
NC
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
Interrupt
PC14
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PB8
SCL
I2C Data
PB9
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

I2C MUX 2 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

该库包含 I2C MUX 2 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • i2cmux2_hw_reset - 此函数通过将RST引脚清除100毫秒来复位I2C MUX 2 Click板

  • i2cmux2_set_channel - 此函数设置I2C MUX 2 Click板的通道

  • i2cmux2_generic_read - 此函数从指定寄存器读取数据

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 I2cMux2 Click example
 * 
 * # Description
 * This example demonstrates the use of the I2C MUX 2 Click board.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes the driver, performs the device reset, and makes an initial log.
 * 
 * ## Application Task  
 * In this example, we read the device ID register of the connected click boards.
 * Channel 0 : 6DOF IMU 11 click [slave address: 0x0E; reg: 0x00; id val.: 0x2D],
 * Channel 1 : Altitude click    [slave address: 0x60; reg: 0x0C; id val.: 0xC4],
 * Channel 2 : 6DOF IMU 9 click  [slave address: 0x69; reg: 0x75; id val.: 0xA9],
 * Channel 3 : Compass 3 click   [slave address: 0x30; reg: 0x2F; id val.: 0x0C].
 * All data logs write on USB UART changes every 2 sec.
 * 
 * @note
 * Disable all unconnected channels from the example using ENABLE_CHANNEL_x macros
 * below to prevent the I2C bus from blocking waiting for a device response.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "i2cmux2.h"

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

// Comment out the following lines to exclude unconnected channels from the example
#define ENABLE_CHANNEL_0
#define ENABLE_CHANNEL_1
#define ENABLE_CHANNEL_2
#define ENABLE_CHANNEL_3

static i2cmux2_t i2cmux2;
static log_t logger;
static uint8_t rx_data;

// ------------------------------------------------------- ADDITIONAL FUNCTIONS

void display_log ( uint8_t sel_ch )
{
    switch ( sel_ch )
    {
        case I2CMUX2_CMD_SET_CH_0:
        {
            log_printf( &logger, "   0  |  " );
            break;
        }
        case I2CMUX2_CMD_SET_CH_1:
        {
            log_printf( &logger, "   1  |  " );
            break;
        }
        case I2CMUX2_CMD_SET_CH_2:
        {
            log_printf( &logger, "   2  |  " );
            break;
        }
        case I2CMUX2_CMD_SET_CH_3:
        {
            log_printf( &logger, "   3  |  " );
            break;
        }
        default:
            break;
    }
    log_printf( &logger, "0x%.2X", ( uint16_t ) rx_data );
    
    if ( i2cmux2_check_int( &i2cmux2 ) == I2CMUX2_INT_PIN_STATE_ACTIVE )
    {
        if ( i2cmux2_read_interrupt( &i2cmux2 ) & sel_ch  )
        {
            log_printf( &logger, "  |  ON \r\n" );
        }
        else
        {
            log_printf( &logger, "  | OFF \r\n" );
        }
    }
    else
    {
        log_printf( &logger, "  | OFF \r\n" );
    }
}

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    i2cmux2_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.
    i2cmux2_cfg_setup( &cfg );
    I2CMUX2_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    i2cmux2_init( &i2cmux2, &cfg );

    Delay_ms ( 100 );
    log_printf( &logger, "I2C MUX 2 Click driver init\r\n");
    log_printf( &logger, "---------------------------------------\r\n");
    Delay_ms ( 100 );

    i2cmux2_hw_reset( &i2cmux2 );
    log_printf( &logger, "I2C MUX 2 Click HW reset\r\n");
    log_printf( &logger, "---------------------------------------\r\n");
    Delay_ms ( 100 );
}

void application_task ( void )
{
    log_printf( &logger, "  CH  |   ID   |  INT \r\n" );
    log_printf( &logger, "----------------------\r\n" );
    
#ifdef ENABLE_CHANNEL_0
    // SET CHANNEL 0: 6DOF IMU 11 click
    i2cmux2_set_channel( &i2cmux2, I2CMUX2_CMD_SET_CH_0, 0x0E );
    Delay_ms ( 100 );
    i2cmux2_generic_read( &i2cmux2, 0x00, &rx_data, 1 );
    display_log( I2CMUX2_CMD_SET_CH_0 );
#endif
    
#ifdef ENABLE_CHANNEL_1
    // SET CHANNEL 1: Altitude click
    i2cmux2_set_channel( &i2cmux2, I2CMUX2_CMD_SET_CH_1, 0x60 );
    Delay_ms ( 100 );
    i2cmux2_generic_read( &i2cmux2, 0x0C, &rx_data, 1 );
    display_log( I2CMUX2_CMD_SET_CH_1 );
#endif
    
#ifdef ENABLE_CHANNEL_2
    // SET CHANNEL 2: 6DOF IMU 9 click
    i2cmux2_set_channel( &i2cmux2, I2CMUX2_CMD_SET_CH_2, 0x69 );
    Delay_ms ( 100 );
    i2cmux2_generic_read( &i2cmux2, 0x75, &rx_data, 1 );
    display_log( I2CMUX2_CMD_SET_CH_2 );
#endif

#ifdef ENABLE_CHANNEL_3
    // SET CHANNEL 3: Compass 3 click
    i2cmux2_set_channel( &i2cmux2, I2CMUX2_CMD_SET_CH_3, 0x30 );
    Delay_ms ( 100 );
    i2cmux2_generic_read( &i2cmux2, 0x2F, &rx_data, 1 );
    display_log( I2CMUX2_CMD_SET_CH_3 );
#endif

    log_printf( &logger, "----------------------\r\n" );
    Delay_ms ( 1000 );
    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

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