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使用 TCA9546A 和 STM32G431RB 有效扩展您的 I2C 总线功能

轻松切换和复用信号

I2C MUX Click with Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

已发布 11月 08, 2024

点击板

I2C MUX Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G431RB

我们的I2C多路复用器旨在通过提供对多个I2C设备的无缝控制来增强和简化您的I2C通信,使您能够高效管理地址冲突并简化数据交换。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

I2C MUX Click基于德州仪器的TCA9546A,这是一个通过I2C总线控制的四通道双向转换开关。 SCL/SDA上游对被扇出到四个下游对或通道。可以选择任何单个SCn/SDn通道或通道组合,由可编程控制寄存器的内容确定。 活动低复位(RESET)输入允许TCA9546A从下游I2C总线卡在低状态的情况中恢复过来。 将RESET拉低会重置I2C状态机,并导致所有通道被取消选择,内部上电复位功能也是如此。 开关的传递门是这样构造的,以便VCC引脚可以用于限制TCA9546A通过的最大高电压。 这允许在每对中使用不同的总线电压,以便1.8-V、2.5-V或3.3-V部件可以与5-V部件进行通信,而不需要任何额外的保护。 从器件可以连

接到位于I2C MUX点击顶部的四个标头上。 TCA9546A支持标准模式(100 kHz)和快速模式(400 kHz)操作。 这样,总线可以用于管理单个8位控制寄存器,其中四个最低有效位控制I2C数据流的四个开关通道的启用和禁用。 I2C总线用于不同IC或模块之间的双向双线通信。 两条线是串行数据线(SDA)和串行时钟线(SCL)。 当连接到设备的输出级时,这两条线必须通过上拉电阻连接到正电源。 只有当总线空闲时,才能启动数据传输。 每个时钟脉冲期间传输一个数据位。 SDA线上的数据在时钟脉冲的高期间必须保持稳定,因为此时数据线的变化被解释为控制信号。 TCA9546A的应用包含一个I2C(或SMBus)主设备和多达四个

I2C从设备。 下游通道理想地用于解决I2C从地址冲突。 例如,如果应用程序中需要四个相同的数字温度传感器,则可以在每个通道上连接一个传感器:0、1、2和3。 当需要读取特定位置的温度时,可以启用适当的通道并关闭所有其他通道,然后可以检索数据,并且I2C主机可以继续并读取下一个通道。 此Click board™可以通过VCC SEL跳线选择3.3V或5V逻辑电压电平进行操作。 通过这种方式,3.3V和5V能力的MCU都可以正确使用通信线。 此外,此Click board™配备了一个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。

I2C MUX Click top side image
I2C MUX Click bottom side 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
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
NC
NC
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 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
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 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • i2cmux_hw_reset - 此函数通过将RST引脚清零100毫秒来重置I2C MUX 2点击板

  • i2cmux_set_channel - 此函数设置I2C MUX点击板的通道

  • i2cmux_generic_read - 此函数从所需的寄存器读取数据

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 I2cMux Click example
 * 
 * # Description
 * This example demonstrates the use of I2C MUX Click board.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initalizes the driver, preforms hardware reset, then enables channel 0 and 
 * makes an initial log.
 * 
 * ## Application Task  
 * Reads the device ID of a Spectrometer click (dev ID: 0x24) and displays it 
 * on the USB UART each second.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "i2cmux.h"

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

static i2cmux_t i2cmux;
static log_t logger;

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    i2cmux_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.

    i2cmux_cfg_setup( &cfg );
    I2CMUX_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    i2cmux_init( &i2cmux, &cfg );
    Delay_ms( 100 );
    i2cmux_hw_reset( &i2cmux );
    Delay_ms( 100 );
    
    i2cmux_set_channel( &i2cmux, I2CMUX_CMD_SET_CH_0, 0x39 );
    log_printf( &logger, " Please connect a Spectrometer click to channel 0\r\n" );
    log_printf( &logger, "-------------------------------\r\n" );
    Delay_ms( 2000 );
}

void application_task ( void )
{
    uint8_t rx_data;
    
    i2cmux_generic_read( &i2cmux, 0x92, &rx_data, 1 );
    log_printf( &logger, " The click device ID is:  0x%.2X\r\n", ( uint16_t ) rx_data );
    log_printf( &logger, "-------------------------------\r\n" );
    Delay_ms( 1000 );
}

void main ( void )
{
    application_init( );

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

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

额外支持

资源

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