ST com STEVAL-IOD04KT1 Guía del usuario del sensor de función múltiple de microelectrónica

ST com STEVAL-IOD04KT1 Sensor microelectrónico de funciones múltiples

Introducción

STSW-IOD04K es un paquete de software que le permite habilitar la comunicación IO-Link entre STEVAL-IOD004V1 (incluido en STEVAL-IOD04KT1 pero no disponible para la venta por separado) y un maestro IO-Link, a través del transceptor L6364W. Basado en el STM32CubeHAL, el STSW-IOD04K amplía el STM32Cube. Proporciona un paquete de soporte de placa (BSP) para la comunicación IO-Link basado en una biblioteca de pila de demostración que administra los datos provenientes del sensor de temperatura interno L6364W y los dos sensores industriales MEMS integrados: IIS2MDC (alta precisión, ultra-bajo- potencia, magnetómetro de salida digital de 3 ejes) e ISM330DHCX (acelerómetro 3D siempre activo y giroscopio 3D).
La arquitectura de este software de aplicación facilita la integración con otro software basado en STM32Cube para crear examparchivos para las tecnologías de aplicación más comunes. Las bibliotecas incluidas habilitan funciones para un sistema real y utilizable para desarrolladores. Los controladores de hardware y los detalles abstractos de bajo nivel permiten que las aplicaciones y los componentes de middleware accedan a los datos de manera independiente del hardware. Las bibliotecas de middleware incluyen una pila de demostración IO-Link propiedad de ST. Puede utilizar el paquete de software STSW-IOD04K en diferentes entornos de desarrollo integrado (IDE): IAR, Keil y STM32CubeIDE. También incluye el IODD file para ser cargado en el maestro IO-Link del usuario.

Empezando

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STSW-IOD04K amplía la funcionalidad STM32Cube. El paquete de software permite la transferencia de datos IO-Link de sensores industriales en el STEVAL-IOD004V1 hacia un maestro IO-Link conectado a través de una conexión IO-Link. Las características clave del paquete son:

• Paquete de firmware para crear aplicaciones de dispositivos IO-Link basadas en el microcontrolador STM32G071EB
• Bibliotecas de middleware con pila de demostración de dispositivo IO-Link para L6364W para administrar sensores MEMS IIS2MDC e ISM330DHCX
• Binario listo para usar para la transmisión de datos del sensor del dispositivo IO-Link
• Fácil portabilidad en diferentes familias de MCU, gracias a STM32Cube
• Términos de licencia gratuitos y fáciles de usar

Arquitectura
El software de la aplicación accede al STEVAL-IOD004V1 a través de las siguientes capas de software:

• Capa STM32Cube HAL, que proporciona un conjunto simple, genérico y de varias instancias de interfaces de programación de aplicaciones (API) para interactuar con las capas superiores de aplicación, biblioteca y pila. Tiene API genéricas y de extensión y está construido directamente en torno a una arquitectura genérica. Permite que capas sucesivas, como la capa de middleware, implementen funciones sin necesidad de configuraciones de hardware específicas para una unidad de microcontrolador (MCU) determinada. Esta estructura mejora la reutilización del código de la biblioteca y garantiza una fácil portabilidad en otros dispositivos.
• Capa Board Support Package (BSP), que admite todos los periféricos de la placa excepto la MCU. Este conjunto limitado de API proporciona una interfaz de programación para ciertos periféricos específicos de la placa, como el LED, el botón de usuario, etc. Esta interfaz también ayuda a identificar la versión específica de la placa.

Figura 1. Arquitectura de software STSW-IOD04K

Carpetas

Figura 2. Estructura de carpetas de STSW-IOD04K

El paquete de software incluye las siguientes carpetas:

• Documentación: un HTML compilado file generado a partir del código fuente detallando los componentes del software y las APIs (una para cada proyecto).
• Controladores: controladores HAL y controladores específicos de placa para cada placa o plataforma de hardware admitida, incluidos los de los componentes integrados, y la capa de abstracción de hardware independiente del proveedor de CMSIS para la serie de procesadores ARM Cortex-M.
• Middlewares: bibliotecas y protocolos con gestión de sensores y minipila IO-Link.
• proyectos: sample aplicación que implementa un nodo multisensor industrial IO-Link. Esta aplicación se proporciona para el microcontrolador STM32G071EB para tres entornos de desarrollo: IAR Embedded Workbench para ARM, RealView Kit de desarrollo de microcontroladores (MDK-ARM-STR) y STM32CubeIDE.

API
La información técnica detallada con la función API de usuario completa y la descripción de los parámetros se encuentran en un HTML compilado file en la carpeta "Documentación".

Sampdescripción de la aplicación le
La carpeta Proyectos proporciona la sample aplicación, que utiliza el STEVAL-IOD004V1 con el transceptor L6364W y los sensores industriales ISM330DHCX/IIS2MDC.
Los proyectos listos para construir están disponibles para múltiples IDE. Puedes subir uno de los binarios files del STSW-IOD04K a través de STM32CubeProgrammer o la función de programación de su IDE. Para alimentar el STEVAL-IOD004V1 y actualizar el firmware, puede elegir una de las siguientes opciones:

• Conecte su programador MCU (por ej.ample, STLINK-V3MINI) a la placa a través del conector J1; alimentar la placa con los 24 V suministrados por un maestro IO-Link; en su programador, seleccione el binario file para que parpadee y luego proceda a programar la MCU.

Nota
Para el procedimiento anterior, necesita dos puertos USB (uno para el programador y otro para el maestro IO-Link).

• Conecte su programador MCU (por ej.ample, STLINK-V3MINI) a la placa a través del conector J1; alimentar la MCU con una fuente de alimentación de 3.3 V conectada a la placa a través de J2 (pin 2 = GND; pin 4 = 3.3 V); en su programador, seleccione el binario file para flashear y luego programar la MCU.

El programador STLINK-V3MINI se puede conectar al STEVAL-IOD004V1 por J1 (10 vías, dos filas) a través del cable plano de 14 pines incluido en el kit: dos pines en el lado derecho e izquierdo del cable quedan sin conectar. Mirando la parte superior de la placa y dejando el conector IO-Link M8 a su derecha, el cable debe conectarse de manera que la línea roja quede en la parte superior, como se muestra a continuación.

Figura 3. STEVAL-IOD004V1 y STLINK-V3MINI: diagrama de conexión

Para evaluar el firmware STSW-IOD04K, cargue el IODD file en la herramienta de control de su maestro IO-Link y conéctelo al STEVAL-IOD004V1 mediante los cables y adaptadores IO-Link incluidos en el kit, o mediante cualquier otro cable compatible. Puede utilizar cualquier otro maestro IO-Link v1.1 con la herramienta de control correspondiente. en el exampEn la Sección 2.2, el maestro IO-Link es el P-NUCLEO-IOM01M1, la herramienta de control relacionada es la Herramienta de control IO-Link desarrollada por TEConcept (socio de ST) y la conexión se completa con un conector M12 para cable libre ( Katlax p/n CBF12-S44N0-1.5BPUR).

Guía de configuración del sistema

Descripción del hardware

Kit de evaluación STEVAL-IOD04KT1
El STEVAL-IOD04KT1 es un kit de diseño de referencia que aprovecha las características del transceptor de dispositivo de dos canales IO-Link L6364W. El kit consta de la placa principal STEVAL-IOD004V1 (no disponible para la venta), la herramienta de depuración y programador STLINK-V3MINI, un cable plano de 14 pines y un adaptador de conector industrial estándar M8 a M12. El kit actúa como un sensor industrial inteligente moderno que se conecta a un concentrador IO-Link maestro (o una interfaz de PLC adecuada). La fuente de alimentación para la MCU, los sensores y otros dispositivos lógicos se deriva del controlador del convertidor CC-CC integrado en el L6364W. El microcontrolador STM32G071EB incorporado ejecuta una pila de demostración IO-Link v.1.1, que controla la comunicación IO-Link y el código de software que administra el transceptor L6364W y los sensores industriales MEMS. Las diminutas dimensiones de la placa principal se lograron gracias a los pequeños tamaños de las opciones de paquete CSP de L6364W y STM32G071EB. Conecte la placa principal a un maestro IO-Link mediante el adaptador y el conector M8 incluidos en el kit para un funcionamiento normal. Conecte la misma placa al STLINK-V3MINI a través del cable plano solo si desea programar el STM32G071EB con un nuevo firmware.

Figura 4. Kit de evaluación STEVAL-IOD04KT1

Configuración de hardware

Los siguientes pasos explican cómo controlar el STEVAL-IOD004V1 a través del P-NUCLEO-IOM01M1.

• Paso 1. Conecte el P-NUCLEO-IOM01M1 al STEVAL-IOD004V1 a través de tres cables (L+, L-/GND y CQ). El STEVAL-IOD04KT1 incluye un conector M8 (enchufe de cuatro vías) a M12 (enchufe de cinco vías) para conectar fácilmente el STEVAL-IOD004V1 a cualquier maestro IO-Link con un conector M12 (enchufe). La forma más fácil de conectar el STEVAL-IOD004V1 al P-NUCLEO-IOM01M1 es usar un cable con M12 (conector de cuatro o cinco vías) en un lado y cables libres en el otro lado (por ej.ampejemplo, Katlax p/n CBF12-S44N0-1.5BPUR).
• Paso 2. Conecte el P-NUCLEO-IOM01M1 a una fuente de alimentación de 24 V/1 A. La siguiente figura muestra cómo conectar el P-NUCLEO-IOM01M1 y el STEVAL-IOD004V1 ejecutando el STSW-IOD04K.
• Paso 3. Inicie la herramienta de control IO-Link en su computadora portátil/PC.
• Paso 4. Conecte el P-NUCLEO-IOM01M1 mediante un cable mini-USB a su computadora portátil/PC con la herramienta de control IO-Link.
  NOTA
  Los pasos del 5 al 13 se refieren a las acciones a realizar en la herramienta de control IO-Link.
• Paso 5. En la herramienta de control IO-Link, haga clic en [Seleccionar dispositivo] y siga las instrucciones para cargar STMicroelectronics-STEVAL-IOD004V1-38kBd-20210429-IODD1.1.xml o STMicroelectronics-STEVAL-IOD004V1-230kBd-20210429-IODD1.1 .2.xml, según la elección de COM3 o COMXNUMX, en el directorio IODD del paquete de software.
• Paso 6. Conecte el maestro haciendo clic en el icono verde (esquina superior izquierda).
• Paso 7. Haga clic en [Encender] para alimentar el STEVAL-IOD004V1. El LED rojo del STEVAL-IOD004V1 parpadea.
• Paso 8. Haga clic en [IO-Link] para iniciar la comunicación IO-Link. El LED verde del STEVAL-IOD004V1 parpadea.
  NOTA
  Por defecto, la comunicación comienza con el ISM330DHCX configurado como acelerómetro.
• Paso 9. Trace los datos recopilados por el acelerómetro ISM330DHCX haciendo clic en [Plot].
• Paso 10. Para activar el intercambio de datos con otro sensor, vaya a [Menú de parámetros]>[Selección de entrada de proceso].
  • Paso 10a. Haga doble clic en el nombre del sensor (texto verde).
  • Paso 10b. Seleccione el sensor deseado de las opciones disponibles.
  • Paso 10c. Haga clic en [Escribir seleccionado] para alinear el maestro y el dispositivo. El procedimiento se completa cuando el nombre del sensor seleccionado se vuelve verde, como se muestra a continuación.

Figura 6. Herramienta de control IO-Link view (example)

Figura 7. Herramienta de control IO-Link view – gráfico de datos de proceso

• Cuando termine su sesión de evaluación, siga los pasos adicionales a continuación.
• Paso 11. Haga clic en [Inactivo] para detener la comunicación IO-Link.
• Paso 12. Haga clic en [Apagar] para evitar que el maestro IO-Link suministre suministro al dispositivo IO-Link.
• Paso 13. Haga clic en [Desconectar] para detener la comunicación entre la herramienta de control IO-Link y P-NUCLEO-IOM01M1.
• Paso 14. Desconecte el cable mini-USB del P-NUCLEO-IOM01M1.
• Paso 15. Desconecte el suministro de 24 V del P-NUCLEO-IOM01M1.

Configuración del software
Para configurar un entorno de desarrollo adecuado para la creación de aplicaciones IO-Link para STM32G071EB y L6364W, necesita:

• Firmware STSW-IOD04K y documentación relacionada disponible en www.st.com;
• una de las siguientes cadenas de herramientas de desarrollo y compiladores:
  • IAR Embedded Workbench para la cadena de herramientas ARM®
  • Quill
  • STM32CubeIDE más ST-LINK/V2

Historial de revisiones

Tabla 1. Historial de revisión del documento

Lista de tablas

• Tabla 1. Historial de revisión de documentos …………………………………………………….. 9

Lista de figuras

• Figura 1. Arquitectura de software STSW-IOD04K. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
• Figura 2. Estructura de carpetas de STSW-IOD04K. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
• Figura 3. STEVAL-IOD004V1 y STLINK-V3MINI – diagrama de conexión. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
• Figura 4. Kit de evaluación STEVAL-IOD04KT1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
• Figura 5. Configuración de terminales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
• Figura 6. Herramienta de control IO-Link view (example) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
• Figura 7. Herramienta de control IO-Link view – gráfico de datos de proceso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

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