通过四通道低端开关驱动电磁阀和阀门,实现汽车与工业应用中的可靠控制
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硬件概览
它是如何工作的?
Solenoid Driver Click 基于德州仪器(Texas Instruments)的 DRV81004-Q1,这是一款四通道低端开关芯片,专为驱动电磁阀和阀门等感性负载而设计,广泛应用于汽车与工业领域。该车规级芯片集成四个 N 沟道功率 MOSFET 低端开关,每个通道的典型导通电阻为 700mΩ,在所有通道同时工作的情况下,每个输出(O0–O3)最大支持 470mA 电流(42VDS)。该器件通过 VM 端子外部供电,支持 3V 至 40V 的宽工作电压范围,可为多种低压控制应用提供强大而灵活的驱动能力,适用于区域控制模块(ZCM)、车身控制模块(BCM)、暖通空调(HVAC)系统、汽车照明、发动机系统、车辆控制
单元(VCU)及工业可编程逻辑控制器(PLC)等。DRV81004-Q1 通过 16 位 SPI 接口进行通信与诊断,最高支持 5MHz 时钟频率,并支持菊花链配置,可在混合 8 位与 16 位数据环境中将多个设备连接至同一 SPI 总线。此外,芯片还提供两个输入引脚(IN0 和 IN1),可直接实现输出通道的 PWM 控制。通过输入映射功能,用户可以将不同输出分配至同一个输入信号,或使用单一引脚控制多个通道,实现高度灵活的控制逻辑。在 Limp Home 模式下,输入引脚可直接控制 O2 和 O3 输出,即使在数字供电不可用的情况下仍可工作,为关键系统提供冗余支持。芯片集成多项保护机制,包括过流保护(当检测
到过电流时,受影响通道会自动关闭,可通过 SPI 重新激活),以及基于各通道独立温度传感器的过温保护。设备还支持关断状态下的开路检测诊断(Open Load Diagnostics),可通过 SPI 配置的内部电流源进行,提升故障检测能力与系统可靠性。为应对感性负载关断时的反向电压,芯片每个输出通道都集成了能量箝位电路,用于安全释放储能,保护系统安全。本 Click board™ 支持 3.3V 与 5V 逻辑电压工作,可通过 VCC SEL 跳线进行选择,从而兼容不同电压等级的 MCU 通信接口。此外,该板附带开发库,包含易于调用的函数与示例代码,方便用户进行快速开发与集成。
功能概述
开发板
32L496GDISCOVERY Discovery 套件是一款功能全面的演示和开发平台,专为搭载 Arm® Cortex®-M4 内核的 STM32L496AG 微控制器设计。该套件适用于需要在高性能、先进图形处理和超低功耗之间取得平衡的应用,支持无缝原型开发,适用于各种嵌入式解决方案。STM32L496AG 采用创新的节能架构,集成
了扩展 RAM 和 Chrom-ART 图形加速器,在提升图形性能的同时保持低功耗,使其特别适用于音频处理、图形用户界面和实时数据采集等对能效要求较高的应用。为了简化开发流程,该开发板配备了板载 ST-LINK/V2-1 调试器/编程器,提供即插即用的调试和编程体验,使用户无需额外硬件即可轻松加载、调
试和测试应用程序。凭借低功耗特性、增强的内存能力以及内置调试工具,32L496GDISCOVERY 套件是开发先进嵌入式系统、实现高效能解决方案的理想选择。
微控制器概述
MCU卡片 / MCU

建筑
ARM Cortex-M4
MCU 内存 (KB)
1024
硅供应商
STMicroelectronics
引脚数
169
RAM (字节)
327680
你完善了我!
配件
HS-1564B 是一款高性能直流电磁铁,专为各类自动化应用中的可靠直线运动而设计。其工作电压为 12V,额定电流为 3A,能够在 20mm 行程范围内输出高达 60N 的强劲推拉力,提供高效的执行操作。该产品采用开放式框架设计,便于集成,并确保稳定的运行性能,非常适用于售货机制、门禁系统以及工业自动化场景中的驱动需求。

使用的MCU引脚
mikroBUS™映射器
“仔细看看!”
Click board™ 原理图

一步一步来
项目组装
实时跟踪您的结果
应用程序输出
1. 应用程序输出 - 在调试模式下,“应用程序输出”窗口支持实时数据监控,直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境,以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输,实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置,以确保正常运行。有关分步设置说明,请参考提供的教程。

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据,使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置,请按照提供的教程,其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时,请使用以下函数:plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式,用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称,并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持
库描述
Solenoid Driver Click 演示应用程序使用 NECTO Studio开发,确保与 mikroSDK 的开源库和工具兼容。该演示设计为即插即用,可与所有具有 mikroBUS™ 插座的 开发板、入门板和 mikromedia 板完全兼容,用于快速实现和测试。
示例描述
本示例演示了如何使用 Solenoid Driver Click 板,通过轮询方式依次启用每个输出通道,并在每次更新后解析诊断状态信息。诊断内容包括欠压检测、输出故障状态以及当前工作模式。
关键功能:
solenoiddriver_cfg_setup
- 初始化 Click 配置结构体为默认值。solenoiddriver_init
- 初始化 Click 板所需的所有引脚和外设。solenoiddriver_default_cfg
- 应用 Solenoid Driver Click 板的默认配置。solenoiddriver_set_output
- 设置输出控制寄存器的目标输出配置。solenoiddriver_clear_latch
- 通过寄存器写入清除所有锁存的输出状态。
应用初始化
初始化日志记录器与 Click 板驱动,并应用默认配置以确保设备准备就绪。
应用任务
依次启用每个输出通道,每次间隔 1 秒,读取诊断寄存器,记录工作状态日志,并清除锁存寄存器状态,为下一次输出切换做好准备。
开源
代码示例
完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio。 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。
/*!
* @file main.c
* @brief Solenoid Driver Click example
*
* # Description
* This example demonstrates the use of the Solenoid Driver Click board by
* enabling output channels one by one in a round-robin fashion and parsing
* the diagnostic status after each update. The diagnosis includes
* undervoltage detection, output fault status, and operation mode.
*
* The demo application is composed of two sections:
*
* ## Application Init
* Initializes the logger and the Click board driver, and applies the default configuration.
*
* ## Application Task
* Sequentially enables each output channel with a 1-second delay,
* checks the diagnostic register, logs operation status, and clears the latch register.
*
* @author Stefan Filipovic
*
*/
#include "board.h"
#include "log.h"
#include "solenoiddriver.h"
static solenoiddriver_t solenoiddriver;
static log_t logger;
/**
* @brief Solenoid Driver parse diagnosis function.
* @details This function parses the content of the diagnosis register and logs status
* messages based on the diagnosis flags from the Solenoid Driver Click board.
* @param[in] ctx : Click context object.
* See #solenoiddriver_t object definition for detailed explanation.
* @return None.
* @note None.
*/
static void solenoiddriver_parse_diag ( solenoiddriver_t *ctx );
void application_init ( void )
{
log_cfg_t log_cfg; /**< Logger config object. */
solenoiddriver_cfg_t solenoiddriver_cfg; /**< Click config object. */
/**
* Logger initialization.
* Default baud rate: 115200
* Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
* @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX
* are defined as HAL_PIN_NC, you will
* need to define them manually for log to work.
* See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
*/
LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
log_init( &logger, &log_cfg );
log_info( &logger, " Application Init " );
// Click initialization.
solenoiddriver_cfg_setup( &solenoiddriver_cfg );
SOLENOIDDRIVER_MAP_MIKROBUS( solenoiddriver_cfg, MIKROBUS_1 );
if ( SPI_MASTER_ERROR == solenoiddriver_init( &solenoiddriver, &solenoiddriver_cfg ) )
{
log_error( &logger, " Communication init." );
for ( ; ; );
}
if ( SOLENOIDDRIVER_ERROR == solenoiddriver_default_cfg ( &solenoiddriver ) )
{
log_error( &logger, " Default configuration." );
for ( ; ; );
}
log_info( &logger, " Application Task " );
}
void application_task ( void )
{
static uint8_t out_en = SOLENOIDDRIVER_OUT_CTRL_EN0;
if ( SOLENOIDDRIVER_OK == solenoiddriver_set_output ( &solenoiddriver, out_en ) )
{
solenoiddriver_parse_diag ( &solenoiddriver );
log_printf ( &logger, " OUT0: %u\r\n", ( uint16_t )
( SOLENOIDDRIVER_OUT_CTRL_EN0 == ( out_en & SOLENOIDDRIVER_OUT_CTRL_EN0 ) ) );
log_printf ( &logger, " OUT1: %u\r\n", ( uint16_t )
( SOLENOIDDRIVER_OUT_CTRL_EN1 == ( out_en & SOLENOIDDRIVER_OUT_CTRL_EN1 ) ) );
log_printf ( &logger, " OUT2: %u\r\n", ( uint16_t )
( SOLENOIDDRIVER_OUT_CTRL_EN2 == ( out_en & SOLENOIDDRIVER_OUT_CTRL_EN2 ) ) );
log_printf ( &logger, " OUT3: %u\r\n\n", ( uint16_t )
( SOLENOIDDRIVER_OUT_CTRL_EN3 == ( out_en & SOLENOIDDRIVER_OUT_CTRL_EN3 ) ) );
out_en <<= 1;
if ( out_en > SOLENOIDDRIVER_OUT_CTRL_EN3 )
{
out_en = SOLENOIDDRIVER_OUT_CTRL_EN0;
}
solenoiddriver_clear_latch ( &solenoiddriver );
}
Delay_ms ( 1000 );
}
int main ( void )
{
/* Do not remove this line or clock might not be set correctly. */
#ifdef PREINIT_SUPPORTED
preinit();
#endif
application_init( );
for ( ; ; )
{
application_task( );
}
return 0;
}
static void solenoiddriver_parse_diag ( solenoiddriver_t *ctx )
{
if ( ctx->diagnosis & SOLENOIDDRIVER_DIAG_UVRVM )
{
log_printf ( &logger, " VM Undervoltage condition since last Standard Diagnosis readout\r\n" );
}
switch ( ctx->diagnosis & SOLENOIDDRIVER_DIAG_MODE_MASK )
{
case SOLENOIDDRIVER_DIAG_MODE_LIMP_HOME:
{
log_printf ( &logger, " Operation mode: Limp Home\r\n" );
break;
}
case SOLENOIDDRIVER_DIAG_MODE_ACTIVE:
{
log_printf ( &logger, " Operation mode: Active\r\n" );
break;
}
case SOLENOIDDRIVER_DIAG_MODE_IDLE:
{
log_printf ( &logger, " Operation mode: Idle\r\n" );
break;
}
default:
{
log_printf ( &logger, " Operation mode: Reserved\r\n" );
break;
}
}
if ( ctx->diagnosis & SOLENOIDDRIVER_DIAG_TER )
{
log_printf ( &logger, " Previous transmission failed or first frame after reset\r\n" );
}
if ( ctx->diagnosis & SOLENOIDDRIVER_DIAG_OLOFF )
{
log_printf ( &logger, " At least one channel in OFF state (with IOLx bit set to 1b)\r\n" );
}
if ( ctx->diagnosis & SOLENOIDDRIVER_DIAG_ERR_OUT3 )
{
log_printf ( &logger, " Over temperature or overload detected on OUT3\r\n" );
}
if ( ctx->diagnosis & SOLENOIDDRIVER_DIAG_ERR_OUT2 )
{
log_printf ( &logger, " Over temperature or overload detected on OUT2\r\n" );
}
if ( ctx->diagnosis & SOLENOIDDRIVER_DIAG_ERR_OUT1 )
{
log_printf ( &logger, " Over temperature or overload detected on OUT1\r\n" );
}
if ( ctx->diagnosis & SOLENOIDDRIVER_DIAG_ERR_OUT0 )
{
log_printf ( &logger, " Over temperature or overload detected on OUT0\r\n" );
}
}
// ------------------------------------------------------------------------ END
额外支持
资源
类别:继电器