串行端口扩展器-带有PIC MCU的额外SPI和UART端口

描述

背景与理论

该板的最初用途是向伺服控制器板和高精度电机控制器板发送命令串，但可以修改代码以连接其他板，例如电源模块和其他传感器板。

该板不会创建命令，它只是将它们中继到适当的板。本板通过UART1端口接收一串命令，RX逻辑电平可以是3.3V或5V，TX线是3.3V但可以通过跳线改为5V。

当前代码在 UART1 RX 缓冲区上使用中断。中断服务例程检查是否有新包到达、存储包、数据是否无效以及包是否已结束。

当前的代码知道什么样的数据将到达以及以什么顺序到达。此代码将已到达的数据规范化/解析为客户端板所需的有意义的数值。它只会向每个客户发送相关包裹，这会减轻客户的负担。例如，在伺服控制器板的情况下，它允许在它创建的 PWM 信号上创建更高分辨率，因为它不花费计算周期来解释包，这都是由这个项目完成的，串行端口扩展器.

本板I/O接口如下：

• 输入电源端：7805管脚兼容稳压器用于稳压
• UART1 3 针接头：这通常连接到发送命令的客户端，例如 BeagleBone Black、Raspberry Pi 或其他主要 MCU。
• UART2 3-pin header : 在这个项目中用于发送给使用 UART 标准通信的客户端，一些例子是：伺服控制器，GPS 模块，Wi-Fi 模块等。
• 4 个带 JST 5 针连接器的 SPI 连接器：该板也配置为 SPI 主控制器。所有 4 个 SPI 连接器都连接到 PIC MCU 的 MSSP1 外设。每个连接器都有连接在一起的 GND、SDO、SDI、SCLK 引脚。连接器上的 SS 引脚连接到不同的 MCU GPIO 引脚，以便根据 SPI 标准控制 4 个不同的客户端。
• 高功率 LED 端子：该板包含一个锁存继电器，可将 5V 调节切换到两个功率电阻器，然后将其连接到两个块端子。这些终端的主要思想是为两个高功率 LED 供电。如果需要供电的 LED 已经包含内置电阻（例如 5V LED 灯条），则板载功率电阻可以通过电线旁路（22 AWG 实心线是一种合理的跳线）。注意：5V 来自 7805 稳压器，确保保持在其电气和热额定值范围内。
• 3 个 LED 指示灯：这些板载 LED 可用于指示电路板的不同状态。我用来协助调试过程，但它们可以用于其他目的。
• Pickit 连接器：这是一个 5 针连接器，与 Microchip 的 Pickit 编程器对齐。

UART1 和 UART2 都设置为以 115200 波特的波特率进行通信。这可以通过更改寄存器中的值来修改：SPBRG1:SPBRGH1（对于 UART1）和 SPBRG2:SPBRGH2（对于 UART2）。这些寄存器在文件“uart.c”和“uart_init()”函数中设置。

SPI 外设设置为以 500 KHz 的时钟运行，这可以通过更改 SSP1ADD 寄存器中的值来修改。SSP1ADD 寄存器在 spi_master_init(void) 函数内的文件“spi_master.c”中设置。SCLK的计算公式如下：

SCLK = (Fosc)/((SSP1ADD + 1)(4))

Fosc是系统的频率，在本项目中，本板使用16MHz晶振，然后MCU使用4倍锁相环将频率提升至64MHz，因此：Fosc = 64MHz。SSP1ADD 的当前值为 31。

如果我们插入值，我们得到：(64x10^6) / ((31 +1) (4)) =.5x10^6 或 0.5 MHz。在等式中，您可以求解 SSP1ADD 变量并针对所需频率更改 SCLK。

做好准备

该电路可以构建在面包板上以用于原型制作。对于永久性解决方案，已包含 PCB 钻孔和 Gerber 文件，它们已准备好用于 JLCPCB 规则。如果项目需要尽快实施或以非常低的价格实施，则可以在预制板上建造该项目。

 

 

 

 

1 / 3 •图1-1：这是晶联电路寄来的裸板

 

页面底部包含的原理图、随附的材料清单和图 1-3 可用于组装 PCB。

编译串口扩展器

要为 MCU 编译代码，请执行以下步骤：

• 如上所述下载存储库
• 将 ZIP 文件的内容解压缩到路径名称不包含太多字符的位置，例如 C: 驱动器的根目录
• 打开 MPLABX（必要时安装它，确保同时安装XC8 编译器）
• 在工具栏上，单击“文件”->“打开项目”
• 导航到解压缩 zip 文件内容的位置
• 打开文件夹，然后点击项目，点击“打开项目”
• 打开项目后，您可以浏览源代码并根据需要对其进行修改。请观看它，因为它还提供了有关如何使用它的说明。