ST com STEVAL-IOD04KT1 Mikroelektronik-Mehrfunktionssensor

Einführung

STSW-IOD04K ist ein Softwarepaket, mit dem Sie die IO-Link-Kommunikation zwischen STEVAL-IOD004V1 (im STEVAL-IOD04KT1 enthalten, aber nicht separat erhältlich) und einem IO-Link-Master über den L6364W-Transceiver aktivieren können. Basierend auf dem STM32CubeHAL erweitert das STSW-IOD04K STM32Cube. Es bietet ein Board Support Package (BSP) für die IO-Link-Kommunikation basierend auf einer Demo-Stack-Bibliothek, die Daten vom internen L6364W-Temperatursensor und den beiden integrierten MEMS-Industriesensoren verwaltet: IIS2MDC (hochpräziser, extrem stromsparender 3-Achsen-Magnetometer mit digitalem Ausgang) und ISM330DHCX (immer eingeschalteter 3D-Beschleunigungsmesser und 3D-Gyroskop).
Die Architektur dieser Anwendungssoftware erleichtert die Integration mit anderer STM32Cube-basierter Software zur Erstellung von ExampDateien für die gängigsten Anwendungstechnologien. Die enthaltenen Bibliotheken ermöglichen Entwicklern Funktionen für ein reales und nutzbares System. Hardwaretreiber und abstrakte Details auf niedriger Ebene ermöglichen den Middleware-Komponenten und Anwendungen den hardwareunabhängigen Zugriff auf Daten. Die Middleware-Bibliotheken enthalten einen ST-eigenen IO-Link-Demo-Stack. Sie können das Softwarepaket STSW-IOD04K in verschiedenen integrierten Entwicklungsumgebungen (IDEs) verwenden: IAR, Keil und STM32CubeIDE. Es enthält auch die IODD file auf den IO-Link-Master des Benutzers hochzuladen.

Erste Schritte

Überview
STSW-IOD04K erweitert die Funktionalität von STM32Cube. Das Softwarepaket ermöglicht die IO-Link-Datenübertragung von Industriesensoren auf dem STEVAL-IOD004V1 zu einem über eine IO-Link-Verbindung angeschlossenen IO-Link-Master. Die wichtigsten Paketfunktionen sind:

• Firmware-Paket zum Erstellen von IO-Link-Geräteanwendungen basierend auf dem Mikrocontroller STM32G071EB
• Middleware-Bibliotheken mit IO-Link-Geräte-Demo-Stack für L6364W zur Verwaltung von IIS2MDC- und ISM330DHCX-MEMS-Sensoren
• Gebrauchsfertige Binärdatei für die Datenübertragung von IO-Link-Gerätesensoren
• Einfache Portabilität über verschiedene MCU-Familien dank STM32Cube
• Kostenlose, benutzerfreundliche Lizenzbedingungen

Architektur
Die Anwendungssoftware greift über die folgenden Softwareebenen auf das STEVAL-IOD004V1 zu:

• STM32Cube HAL-Schicht, die einen einfachen, generischen Satz von Anwendungsprogrammierschnittstellen (APIs) mit mehreren Instanzen zur Interaktion mit den oberen Anwendungs-, Bibliotheks- und Stapelschichten bereitstellt. Sie verfügt über generische und Erweiterungs-APIs und ist direkt um eine generische Architektur herum aufgebaut. Sie ermöglicht es aufeinanderfolgenden Schichten wie der Middleware-Schicht, Funktionen zu implementieren, ohne dass spezifische Hardwarekonfigurationen für eine bestimmte Mikrocontrollereinheit (MCU) erforderlich sind. Diese Struktur verbessert die Wiederverwendbarkeit von Bibliothekscode und gewährleistet eine einfache Portabilität auf andere Geräte.
• Board Support Package (BSP)-Schicht, die alle Peripheriegeräte auf der Platine außer der MCU unterstützt. Dieser begrenzte Satz von APIs bietet eine Programmierschnittstelle für bestimmte platinenspezifische Peripheriegeräte wie die LED, die Benutzertaste usw. Diese Schnittstelle hilft auch bei der Identifizierung der spezifischen Platinenversion.

Abbildung 1. STSW-IOD04K-Softwarearchitektur

Ordner

Abbildung 2. STSW-IOD04K-Ordnerstruktur

Das Softwarepaket enthält die folgenden Ordner:

• Dokumentation: eine kompilierte HTML file Aus dem Quellcode generiert, der die Softwarekomponenten und APIs detailliert beschreibt (eine für jedes Projekt).
• Treiber: HAL-Treiber und platinenspezifische Treiber für jede unterstützte Platine oder Hardwareplattform, einschließlich der Treiber für die integrierten Komponenten und die anbieterunabhängige Hardwareabstraktionsschicht CMSIS für die ARM Cortex-M-Prozessorserie.
• Middlewares: Bibliotheken und Protokolle mit IO-Link-Mini-Stack und Sensorverwaltung.
• Projekte: sample Anwendung zur Implementierung eines industriellen IO-Link-Multisensorknotens. Diese Anwendung ist für den Mikrocontroller STM32G071EB für drei Entwicklungsumgebungen vorgesehen: IAR Embedded Workbench für ARM, RealView Mikrocontroller-Entwicklungskit (MDK-ARM-STR) und STM32CubeIDE.

APIs
Detaillierte technische Informationen mit vollständiger Benutzer-API-Funktion und Parameterbeschreibung befinden sich in einem kompilierten HTML file im Ordner „Dokumentation“.

Sample Anwendungsbeschreibung
Der Ordner „Projekte“ enthält dieample-Anwendung, die den STEVAL-IOD004V1 mit dem L6364W-Transceiver und den Industriesensoren ISM330DHCX/IIS2MDC verwendet.
Für mehrere IDEs sind sofort baubare Projekte verfügbar. Sie können eine der Binärdateien hochladen files des STSW-IOD04K über STM32CubeProgrammer oder die Programmierfunktion Ihrer IDE. Um den STEVAL-IOD004V1 mit Strom zu versorgen und die Firmware zu flashen, können Sie eine der folgenden Optionen wählen:

• Schließen Sie Ihren MCU-Programmierer an (z. B.ample, STLINK-V3MINI) an die Karte über den Anschluss J1 an; schalten Sie die Karte mit den 24 V ein, die von einem IO-Link-Master geliefert werden; wählen Sie auf Ihrem Programmiergerät die binäre file zum Flashen und anschließenden Mitprogrammieren der MCU.

Notiz
Für das oben beschriebene Verfahren benötigen Sie zwei USB-Anschlüsse (einen für den Programmierer, den anderen für den IO-Link-Master).

• Schließen Sie Ihren MCU-Programmierer an (z. B.ample, STLINK-V3MINI) an die Platine über den Anschluss J1; versorgen Sie die MCU mit einer 3.3 V-Stromversorgung, die über J2 an die Platine angeschlossen ist (Pin 2 = GND; Pin 4 = 3.3 V); wählen Sie auf Ihrem Programmiergerät die binäre file um die MCU zu flashen und dann zu programmieren.

Der STLINK-V3MINI-Programmierer kann über das im Kit enthaltene 004-polige Flachbandkabel per J1 (1-polig, zweireihig) an den STEVAL-IOD10V14 angeschlossen werden: Zwei Pins auf der rechten und linken Seite des Kabels bleiben unbeschaltet. Wenn Sie auf die Oberseite der Platine blicken und den IO-Link-M8-Anschluss rechts liegen lassen, muss das Kabel so angeschlossen werden, dass die rote Linie oben ist, wie unten gezeigt.

Abbildung 3. STEVAL-IOD004V1 und STLINK-V3MINI – Anschlussdiagramm

Um die STSW-IOD04K Firmware zu evaluieren, laden Sie die IODD hoch file auf dem Steuerungstool Ihres IO-Link-Masters und verbinden Sie es mit dem STEVAL-IOD004V1 über die im Kit enthaltenen IO-Link-Kabel und -Adapter oder über ein beliebiges anderes kompatibles Kabel. Sie können jeden anderen IO-Link-Master v1.1 mit dem entsprechenden Steuerungstool verwenden. Im Beispielample von Abschnitt 2.2, der IO-Link-Master ist der P-NUCLEO-IOM01M1, das zugehörige Steuerungstool ist das von TEConcept (ST-Partner) entwickelte IO-Link Control Tool und die Verbindung wird durch eine M12-Buchse an einem Freiaderkabel (Katlax p/n CBF12-S44N0-1.5BPUR) hergestellt.

Anleitung zur Systemeinrichtung

Hardwarebeschreibung

Evaluierungskit STEVAL-IOD04KT1
Das STEVAL-IOD04KT1 ist ein Referenzdesign-Kit, das die Funktionen des L6364W IO-Link-Zweikanal-Gerätetransceivers nutzt. Das Kit besteht aus der STEVAL-IOD004V1-Hauptplatine (nicht im Handel erhältlich), dem Programmier- und Debugger-Tool STLINK-V3MINI, einem 14-poligen Flachkabel und einem M8-auf-M12-Standard-Industriesteckeradapter. Das Kit fungiert als moderner intelligenter Industriesensor, der an einen Master-IO-Link-Hub (oder eine geeignete SPS-Schnittstelle) angeschlossen werden kann. Die Stromversorgung für die MCU, Sensoren und andere Logikgeräte erfolgt über den im L6364W eingebetteten DC-DC-Wandlercontroller. Der integrierte Mikrocontroller STM32G071EB führt einen IO-Link-Demo-Stack v.1.1 aus, der die IO-Link-Kommunikation steuert, sowie den Softwarecode, der den L6364W-Transceiver und die MEMS-Industriesensoren verwaltet. Die winzigen Abmessungen der Hauptplatine wurden dank der kleinen Größen der CSP-Paketoptionen von L6364W und STM32G071EB erreicht. Verbinden Sie die Hauptplatine für den Normalbetrieb über den im Kit enthaltenen Adapter und den M8-Stecker mit einem IO-Link-Master. Verbinden Sie dieselbe Platine nur dann über das Flachkabel mit dem STLINK-V3MINI, wenn Sie den STM32G071EB mit einer neuen Firmware programmieren möchten.

Abbildung 4. STEVAL-IOD04KT1-Evaluierungskit

Hardware-Setup

Die folgenden Schritte erklären, wie STEVAL-IOD004V1 über P-NUCLEO-IOM01M1 gesteuert wird.

• Schritt 1. Verbinden Sie den P-NUCLEO-IOM01M1 über drei Drähte (L+, L-/GND und CQ) mit dem STEVAL-IOD004V1. Der STEVAL-IOD04KT1 verfügt über einen M8- (Vierwege-Buchse) auf M12- (Fünfwege-Stecker) Anschluss, um den STEVAL-IOD004V1 einfach mit jedem IO-Link-Master mit einem M12-Anschluss (Buchse) zu verbinden. Der einfachste Weg, den STEVAL-IOD004V1 mit dem P-NUCLEO-IOM01M1 zu verbinden, besteht darin, ein Kabel mit M12 (Vier- oder Fünfwege-Buchse) auf der einen Seite und freien Drähten auf der anderen Seite zu verwenden (z. B.ample, Katlax-Teilenummer CBF12-S44N0-1.5BPUR).
• Schritt 2. Verbinden Sie das P-NUCLEO-IOM01M1 mit einer 24 V/1 A-Stromversorgung. Die folgende Abbildung zeigt, wie Sie das P-NUCLEO-IOM01M1 und das STEVAL-IOD004V1 mit STSW-IOD04K verbinden.
• Schritt 3. Starten Sie das IO-Link Control Tool auf Ihrem Laptop/PC.
• Schritt 4. Verbinden Sie das P-NUCLEO-IOM01M1 per Mini-USB-Kabel mit Ihrem Laptop/PC, auf dem das IO-Link Control Tool läuft.
  NOTIZ
  Die Schritte 5 bis 13 beziehen sich auf Aktionen, die im IO-Link Control Tool ausgeführt werden müssen.
• Schritt 5. Klicken Sie im IO-Link Control Tool auf [Gerät auswählen] und folgen Sie den Anweisungen, um STMicroelectronics-STEVAL-IOD004V1-38kBd-20210429-IODD1.1.xml oder STMicroelectronics-STEVAL-IOD004V1-230kBd-20210429-IODD1.1.xml, je nach COM2- oder COM3-Auswahl, in das IODD-Verzeichnis des Softwarepakets hochzuladen.
• Schritt 6. Verbinden Sie den Master, indem Sie auf das grüne Symbol (oben links) klicken.
• Schritt 7. Klicken Sie auf [Power ON], um den STEVAL-IOD004V1 mit Strom zu versorgen. Die rote LED am STEVAL-IOD004V1 blinkt.
• Schritt 8. Klicken Sie auf [IO-Link], um die IO-Link-Kommunikation zu starten. Die grüne LED am STEVAL-IOD004V1 blinkt.
  NOTIZ
  Standardmäßig beginnt die Kommunikation mit ISM330DHCX, das als Beschleunigungsmesser konfiguriert ist.
• Schritt 9. Stellen Sie die vom Beschleunigungsmesser ISM330DHCX erfassten Daten grafisch dar, indem Sie auf [Plot] klicken.
• Schritt 10. Um den Datenaustausch mit einem anderen Sensor zu aktivieren, gehen Sie zu [Parametermenü]>[Prozesseingangsauswahl].
  • Schritt 10a. Doppelklicken Sie auf den Sensornamen (grüner Text).
  • Schritt 10b. Wählen Sie den gewünschten Sensor aus den verfügbaren Optionen aus.
  • Schritt 10c. Klicken Sie auf [Auswahl schreiben], um Master und Gerät auszurichten. Der Vorgang ist abgeschlossen, wenn der Name des ausgewählten Sensors grün wird, wie unten gezeigt.

Abbildung 6. IO-Link-Steuerungstool view (example)

Abbildung 7. IO-Link-Steuerungstool view – Prozessdatenplot

• Wenn Sie Ihre Evaluierungssitzung abgeschlossen haben, befolgen Sie die folgenden zusätzlichen Schritte.
• Schritt 11. Klicken Sie auf [Inaktiv], um die IO-Link-Kommunikation zu stoppen.
• Schritt 12. Klicken Sie auf [Ausschalten], um die Versorgung des IO-Link-Geräts durch den IO-Link-Master zu beenden.
• Schritt 13. Klicken Sie auf [Trennen], um die Kommunikation zwischen IO-Link Control Tool und P-NUCLEO-IOM01M1 zu stoppen.
• Schritt 14. Trennen Sie das Mini-USB-Kabel vom P-NUCLEO-IOM01M1.
• Schritt 15. Trennen Sie die 24-V-Versorgung vom P-NUCLEO-IOM01M1.

Software-Setup
Um eine geeignete Entwicklungsumgebung für die Erstellung von IO-Link-Anwendungen für STM32G071EB und L6364W einzurichten, benötigen Sie:

• STSW-IOD04K-Firmware und zugehörige Dokumentation verfügbar auf www.st.com;
• eine der folgenden Entwicklungs-Toolchains und Compiler:
  • IAR Embedded Workbench für ARM®-Toolchain
  • Keil
  • STM32CubeIDE plus ST-LINK/V2

Versionsgeschichte

Tabelle 1. Revisionsverlauf des Dokuments

Tabellenverzeichnis

• Tabelle 1. Dokumentrevisionsverlauf …………………………………………………….. 9

Abbildungsverzeichnis

• Abbildung 1. STSW-IOD04K-Softwarearchitektur. ...
• Abbildung 2. STSW-IOD04K-Ordnerstruktur . ...
• Abbildung 3. STEVAL-IOD004V1 und STLINK-V3MINI – Anschlussdiagramm . ...
• Abbildung 4. STEVAL-IOD04KT1-Evaluierungskit . ...
• Abbildung 5. Terminaleinstellungen. ...
• Abbildung 6. IO-Link-Steuerungstool view (example) . ...
• Abbildung 7. IO-Link-Steuerungstool view – Prozessdatendiagramm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

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Dokumente / Ressourcen

ST com STEVAL-IOD04KT1 Mikroelektronik-Mehrfunktionssensor [pdf] Benutzerhandbuch STEVAL-IOD04KT1, Mikroelektronik-Mehrfunktionssensor, Mehrfunktionssensor, Funktionssensor, STEVAL-IOD04KT1, Sensor

Verweise

• Bedienungsanleitung