STMicroelectronics STEVAL-IOD04KT1工业智能传感器套件是一款用于探索 L6364W IO-Link双通道器件收发器特性的参考设计。 该套件包括STEVAL-IOD004V1主板（不可出售）、STLINK-V3MINIE编程器和调试器工具、14引脚扁平电缆以及M8至 M12标准工业连接器适配器。 该套件用作现代智能工业传感器，可连接到主机IO-Link 集线器（或适当的PLC接口）。

数据手册：*附件：STMicroelectronics STEVAL-IOD04KT1工业智能传感器套件数据手册.pdf

特性

• 运行IO-Link v.1.1演示堆栈和MEMS控制软件，包含在配套软件包STSW-IOD04K中，并随附IODD文件
• 工作电压范围：7V至32V
• 四极M8工业标准连接器
• 复位按钮
• L6364W嵌入式直流-直流转换器为所有板载IC提供3.3V电源
• 通用LED，用于传输、编程/调试、警告和状态
• 跳线，用于独立或联合模式下CQ和DIO的选择
• 开关，用于传输模式选择（透明、单或多八位元）
• 10引脚连接器，用于传感器扩展选项
• SWD连接器，用于调试和编程功能
• 浪涌脉冲（500Ω耦合时高达±3APK）和反向极性保护
• EMC和EMI经测试符合标准要求
• 符合RoHS指令

框图

STEVAL-IOD04KT1工业智能传感器套件技术解析与应用指南

一、产品概述与技术亮点

STEVAL-IOD04KT1是基于L6364W双IO-Link设备收发器的工业智能传感器参考设计套件，专为现代工业自动化应用而设计。

核心组件架构

• ‌主控制器‌：STM32G071EB微控制器（Arm Cortex-M0+内核，最高64MHz）
• ‌通信核心‌：L6364W双通道IO-Link设备收发器（CSP封装）
• ‌传感器模块‌：
  • IIS2MDC：高精度、超低功耗3轴数字输出磁力计
  • ISM330DHCX：iNEMO惯性模块，集成机器学习核心和有限状态机
• ‌开发工具‌：STLINK-V3MINI编程调试器

关键技术特性

1. ‌供电灵活性‌：工作电压范围7-32V，适应工业环境
2. ‌集成保护‌：
   • 抗浪涌脉冲（最高±3APK，500Ω耦合）
   • 反极性保护
   • 符合EMC/EMI标准要求
3. ‌通信配置‌：
   • CQ和DIO独立或联合模式选择
   • 传输模式选择开关（透明、单字节、多字节）

二、硬件设计深度解析

电源管理设计

L6364W内置DC-DC转换器为整个系统提供3.3V电源：

• 输入滤波：C2(220nF)、C1/C3(470pF)提供高频噪声抑制
• 输出稳压：C6(4.7uF)、C7(100nF)确保电源稳定性
• 功率电感：L1(220uH)优化转换效率

IO-Link接口电路

采用标准的4极M8工业连接器：

• JP1-JP4跳线器支持不同工作模式配置
• 保护电路：R1(4.7K)、C4(10nF)、C5(2.2uF)组成EMC防护网络
• 信号调理：CTLD引脚通过SW1开关控制通信状态

传感器接口设计

‌ 磁力计接口(IIS2MDC) ‌：

• I2C通信接口，带CS片选信号
• 中断输出：IIS2DMC_DRDY引脚提供数据就绪指示

‌ 惯性模块接口(ISM330DHCX) ‌：

• 双中断输出：INT1_iNEMO、INT2_iNEMO
• 灵活的I2C/SPI接口选择
• 独立的VDD_IO电源域设计

三、系统集成与软件架构

软件套件组成

配套软件包STSW-IOD04K包含：

• IO-Link协议栈v1.1演示版本
• IODD（IO-Link设备描述）文件
• MEMS传感器控制软件

通信协议实现

基于L6364W的双通道架构：

• ‌主通道‌：处理主要传感器数据通信
• ‌辅助通道‌：提供预警和诊断信息
• 支持标准IO-Link v1.1规范的所有功能

四、典型应用场景与设计建议

工业机器人系统

• ‌振动监测‌：ISM330DHCX监测机械臂振动特征
• ‌位置检测‌：IIS2MDC提供磁场定位参考
• ‌实时诊断‌：通过辅助通道传输设备状态信息

智能传感器网络

‌布线优化‌：

• 减少传统传感器布线复杂性
• 支持远程配置和监控
• 实现即插即用设备更换

EMC设计要点

1. ‌PCB布局‌：
   • 模拟与数字地单点连接
   • 电源去耦电容就近放置
2. ‌信号完整性‌：
   • UART信号线串接100Ω匹配电阻
   • I2C总线配置4.7K上拉电阻
3. ‌热管理‌：
   • 小尺寸封装优化散热
   • 合理的功率分配设计

五、开发与调试指南

快速上手步骤

1. 通过M8-M12适配器连接IO-Link主站
2. 配置跳线器选择所需工作模式
3. 使用STLINK-V3MINI进行固件更新（如需要）

扩展接口利用

主板提供10针传感器扩展连接器(J2)：

• 支持额外传感器的集成
• 提供I2C和UART通信接口
• 预留3.3V电源输出能力

六、技术优势总结

STEVAL-IOD04KT1套件的核心价值体现在：

‌集成度优势‌

• 极小的主板尺寸（45.8×8.3mm）
• 完整的传感器到云端解决方案
• 硬件与软件的深度优化

‌工业适用性‌

• 宽电压范围适应恶劣工业环境
• 完善保护机制确保可靠性
• 标准工业接口便于系统集成

‌开发效率‌

• 完整的参考设计加速产品开发
• 丰富的文档和技术支持
• 成熟的生态系统降低技术风险