基于主站的L6360和从站的L6362A芯片可以提供的demo和资料。
首先,主站的L6360评估板叫做STEVAL-IOM001V1。加上MCU的评估板套件,则叫做P-NUCLEO-IOM01M1的评估套件。另外一个四端口的评估板套件被命名为STEVAL-IDP004V2。这些主站评估板的套件都是内置设计。ST软件的合作伙伴TEConcept 提供了主站协议站的测试版,以供使用。对于从站部分,ST的L6362A加上STM32的评估板套件,即P-NUCLEO-IOD01A1。另外还有IDP003V1以及BAF001V2这两个从站评估板,ST都可提供。还有一些文档资料,都可以在ST官网进行下载。无论主站还是从站,ST都可以提供完整的参考设计,包括硬件软件的参考设计。对于从站部分,ST可以免费提供Mini Stack以供使用。对于主站部分,由于代码量和复杂性,需要通过与ST的软件合作伙伴咨询购买硬协议ASIC 或者是软协议购买代码的方式。后续会有详细解释说明。
怎么利用P-NUCLEO-IOM01M1和P-NUCLEO-IOD01A1这样的评估套件来搭建一个多端口的测试系统? 举个例子,四端口的测试系统需要将NUCLEO-F446的MCU评估板用作内置主站协议站的评估板。加上4个STEVAL-IOM001V1的L6360评估板,作为四个输出的物理层接口。左边是主站部分,从站部分为右边,要使用NUCLEO-L073 MCU评估板来内置从站协议站作为信号处理。STEVAL-LD003V1是从站收发器芯片评估板,作为从站的物理层接口。另外,X-NUCLEP-IKS01A2作为外部传感器的输入。最后,从站评估板就完成了。这样的话,通过四个主站接口,加上四个从站协议站的评估套件,并使用工业三线的标准线缆将评估板连接起来,接上24v电源,就可以搭建成功一个测试系统。电脑端支持使用USB口进行连接。电脑上需要安装Control tools, 即IO-Link Control tools, TEConcept评估套件,之后就可以完整搭建起来了。
对于P-NUCLEO-IOM01M1套件,它可以运行IO-Link 主站协议站。它由两个部分组成,一个是STEVAL-IOM001V1,基于主站L6360收发器的评估板。这个板子的端口插针可以直连四个同样接口的评估板,因此可以搭建起一套四端口的评估系统。这个板子上还带了一个IPS161H的智能控制开关,可以作为L+的输出。当输出电流要求较大的时候,我们就可以使用这个外部的IPS161H作为L+ 24v电源的补充输出这上边这一块叫做NUCLEO F446。它是一个基于STM32F446R1的MCU评估板。这块评估板内置了TEConcept 的IO-link 主站协议站版本。同时,这个板可以支持ST一些通用的开发环境,也有ST-link调试接口提供给大家使用。
这个套件里边的STEVAL-IOM001V1评估板,就是L6360的评估板。它的插口可以当作MCU的扩展板,也可以叠加起来使用。在最中间,就是一个L6360的主站收发器芯片。在它的左边部分,有一个IPS161H作为L+输出电源的驱动和增强功能。最左边的中间是IO-Link 的接口端的绿色部分,它的接线要根据线缆接口来定义后再连接。在左下边,也就是单板的供电,供电范围是18v到32.5v。一般工业测试来说,24v的直流电源已经足够。在上面,还有一个Nucleo的备用电源。板子还可以选择3.3v和5v的稳压电源,输出电流可以达到65毫安。这块板子可以用来单独测试,也可以直接插到MCU的评估板,无缝连接地使用与评估。
IO-Link从站的P-NUCLEO-IOD01A1评估套件可以运行IO-Link从站协议站,也包含了两个部分。在扩展版部分, 它由STEVAL-IOD003V1 L6362A从站收发器芯片评估板以及STEVAL-IKS01A2传感器评估板组成。上面有加速度计、压力传感器、温度传感器等。另外一个是模板部分,是一个型号为NUCLEO-L073RZ的MCU评估模板。它是一个基于STM32L073RZ的MCU评估板,可以用来加载来自TEConcept 的IO-Link从站协议站。这个是ST的一款低功耗的MCU-M0的评估板,也可以支持ST的一些调试环境、编译环境,还有一些外部连接,因此我们可以使用ST link这样的调试端口来连接使用。
IO-Link传感器评估套件里的两个扩展板。
上图左是负责IO-Link通信的STEVAL-IOD003V1评估板,上面有一个L6362A的IO-Link从站收发器芯片,下面带一个连接IO-Link线缆的连接器端子。在这上边,还可以有一个接头附加另外的传感器。另外一块是传感器的评估板,它的型号是X-NUCLEO-IKS01A2,带有ST四种型号的传感器。第一个型号是HTS221温湿度传感器,它可以测量空气中的温湿度。第二个型号是IPS22HB压力式传感器,是一个压阻式绝对值数字输出气压计。第三个型号是LSM6DSL惯性导航测量单元,被称之为IMU模块。它由三个方向的加速度计和三个轴向的陀螺仪组成。第四个的型号是一个LSM303AGR加速度计加电子罗盘的传感器模块,由三个方向的数字线性加速度传感器和3D的数字式磁传感器的电子罗盘组成。所以这是一个多传感器测量模块。在它上边还有一个接口,可以扩展外接更多的MEMES的传感器。这是ST的一个特色。
为了配合使用这些评估套件系统,ST有一系列的软件工具和固件可以提供。首先针对STEVAL-IOM001V1和STEVAL-IOD1003V1这套评估系统,有一个图形化的用户界面叫做STSW-IOLINKGUI的图形用户界面和对应固件。在ST官网上搜索STSW-IOLINKGUI,就可以找到这个软件的下载链接。GUI可以免费下载,用来进行这些器件的设置、评估、测试等工作。同时,ST还与一些IO-link协议站的第三方进行合作,可以提供一系列的IO-link专业的协议站应用评估和测试工具。P-NUCLEO这套评估板就可以用来加载来自TEConcept公司的协议站。TEConcept公司也提供了IO-Link control Tool应用软件,可以很容易地可视化运行这套IO-Link系统,进行一些参数通讯和数据处理工作。从站中有一个名为IODD的设备描述文件,我们可以通过这个Tool的IODD finder进行加载配置。一些相关的详细操作方法和步骤,可以参考ST的一些应用文档,也可以通过在官网搜索UM2421获得下载链接。
基于当前方案,ST产品线还有一个4端口的IDP004V2主站评估板。这套评估板使用了STM32的MCU,加上4个L6360收发器。其内置的IO-Link v1.1的评估板本的协议站,这个单板上还有485接口、CAN接口、USB接口以及DC-DC电源。我们一般是使用USB电缆连接到电脑上,然后在电脑上使用TEConcept的IO-Link control tour进行评估测试。对于从站的通信接口,其板子上使用的是标准的M12接头,可以支持标准的IO-Link三线制通信。也就是一根通信线,一根L+电源,以及一根D,可以连接各种IO-Link从站并进行通信测试评估。对于IO-Link 从站协议站, ST这边可以提供Mini Stack免费协议站。主站协议站相对于从站来说就会更复杂一些。
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