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30 分钟

使用Nixie Power Click和STM32G474RE为尼克管提供所需的高电压

尼克管显示器的高压升压器

Nixie Power Click with Nucleo 64 with STM32G474RE MCU

已发布 1月 13, 2025

点击板

Nixie Power Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G474RE MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G474RE

为 Nixie 管项目提供精确高压控制,非常适合用于时钟、显示屏和复古风格的仪器设备

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Nixie Power Click 是一款先进的升压版本 Click board™,专为为 Nixie 管扩展板提供必要的高压电源而设计。该 Click board™ 采用两级升压机制,将 mikroBUS™ 5V 电源轨的 5V 输入通过 LM2577 升压稳压器转换为 12V,再进一步升压至 150V。此高压输出具有约 3mA 的电流容量,能够有效驱动附加的 Nixie 管扩展板,使 Nixie Power Click 成为爱好者和专业人士将复古 Nixie 管魅力融入现代项目的重要工具。正如众所周知,Nixie 管是一种复古的电子显示设备,通过密封玻璃管内的低压氖气点亮阴极以显示数

字或符号。每个阴极独立成型为数字或符号,当通电时会发出迷人的复古光芒。MIKROE 目前提供的 Nixie Tube Shield 是一款与之配套的扩展板,搭载玻璃管(例如 IN-12B)和用于控制通道的高压 FET。它通过一组标准的 1x8 排针与 Nixie Power Click 连接,其中 Click 板上的 J1 为公头,J2 为母头,而扩展板则采用互补连接器以防止错误连接。为了控制 Nixie Tube Shield,Nixie Power Click 集成了一个 16 位 I/O 扩展器 MCP23017,通过 I2C 接口实现精确控制。MCP23017 将信号传递至连接扩展板的

插座引脚,允许对 Nixie Tube Shield 进行灵活高效的控制。关于 I2C 通信,该板还配备 ADDR SEL 跳线,用户可以通过它配置 MCP23017 的 I2C 地址,从而支持多个类似板的设置。该 Click board™ 同时激活了 mikroBUS™ 的两条电源轨,其中 3.3V 用于板卡的通信部分,5V 用于电源调节部分。在使用不同逻辑电平的 MCU 之前,板卡必须进行适当的逻辑电平转换。此外,它还配备了包含功能和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

Nixie Power Click hardware overview image

Volitage 切勿在通电时触摸板卡!

注意: 由于该 Click board™ 输出高电压(150V)且板上空间有限,某些区域暴露在外,可能存在潜在的安全风险。用户必须采取以下预防措施:
     1. 在板卡通电时,请勿触摸。
     2. 关闭电源后,请等待数秒钟,让电容通过集成的放电电阻放电后再操作设备。
未遵守上述预防措施可能会导致触电或设备损坏。请确保遵守所有安全措施,以确保操作安全。

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32G474R MCU 提供了一种经济高效且灵活的平台,供开发者探索新想法并原型设计他们的项目。该板利用 STM32 微控制器的多功能性,使用户能够为他们的项目选择最佳的性能与功耗平衡。它配备了 LQFP64 封装的 STM32 微控制器,并包含了如用户 LED(同时作为 ARDUINO® 信号)、用户和复位按钮,以及 32.768kHz 晶体振荡器用于精确的计时操作等基本组件。Nucleo-64 板设计考虑到扩展性和灵活性,它特有的 ARDUINO® Uno

V3 扩展连接器和 ST morpho 扩展引脚头,提供了对 STM32 I/O 的完全访问,以实现全面的项目整合。电源供应选项灵活,支持 ST-LINK USB VBUS 或外部电源,确保在各种开发环境中的适应性。该板还配备了一个具有 USB 重枚举功能的板载 ST-LINK 调试器/编程器,简化了编程和调试过程。此外,该板设计旨在简化高级开发,它的外部 SMPS 为 Vcore 逻辑供电提供高效支持,支持 USB 设备全速或 USB SNK/UFP 全速,并内置加密功能,提升了项目的功效

和安全性。通过外部 SMPS 实验的专用连接器、 用于 ST-LINK 的 USB 连接器以及 MIPI® 调试连接器,提供了更多的硬件接口和实验可能性。开发者将通过 STM32Cube MCU Package 提供的全面免费软件库和示例得到广泛支持。这些,加上与多种集成开发环境(IDE)的兼容性,包括 IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM 和 STM32CubeIDE,确保了流畅且高效的开发体验,使用户能够充分利用 Nucleo-64 板在他们的项目中的能力。

Nucleo 64 with STM32G474RE MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

STM32G474RE front image

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

512

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

128k

你完善了我!

配件

Click Shield for Nucleo-64 配备了两个专有的 mikroBUS™ 插座,使得所有的 Click board™ 设备都可以轻松地与 STM32 Nucleo-64 开发板连接。这样,Mikroe 允许其用户从不断增长的 Click boards™ 范围中添加任何功能,如 WiFi、GSM、GPS、蓝牙、ZigBee、环境传感器、LED、语音识别、电机控制、运动传感器等。您可以使用超过 1537 个 Click boards™,这些 Click boards™ 可以堆叠和集成。STM32 Nucleo-64 开发板基于 64 引脚封装的微控制器,采用 32 位 MCU,配备 ARM Cortex M4 处理器,运行速度为 84MHz,具有 512Kb Flash 和 96KB SRAM,分为两个区域,顶部区域代表 ST-Link/V2 调试器和编程器,而底部区域是一个实际的开发板。通过 USB 连接方便地控制和供电这些板子,以便直接对 Nucleo-64 开发板进行编程和高效调试,其中还需要额外的 USB 线连接到板子上的 USB 迷你接口。大多数 STM32 微控制器引脚都连接到了板子左右边缘的 IO 引脚上,然后连接到两个现有的 mikroBUS™ 插座上。该 Click Shield 还有几个开关,用于选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平和 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外,用户还可以通过现有的双向电平转换器,使用任何 Click board™,无论 Click board™ 是否在 3.3V 或 5V 逻辑电压电平下运行。一旦将 STM32 Nucleo-64 开发板与我们的 Click Shield for Nucleo-64 连接,您就可以访问数百个工作于 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的 Click boards™。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image

Nixie IN-12B 是一款扩展板,集成了预装的 IN-12B Nixie 管,专为数字显示项目提供可靠高效的解决方案。该扩展板通过集成高压 FET 驱动器来管理控制 Nixie 管的通道,确保运行的安全性与稳定性。扩展板上的连接器经过精心设计,能够确保正确对接,避免错误连接。J1 为公头插针,J2 为母头插座,与底板的相对配置相匹配,从而提高了使用的安全性。扩展板上的 IN-12B Nixie 管是一款广受欢迎的数字显示管,因其价格实惠且易于获取而被广泛应用于 Nixie 项目。它的字符高度为 18mm,可显示从 0 到 9 的数字,并在左侧带有一个小数点。该管的典型启动电压为 150V,每段需要 3mA 的电流以实现最佳性能。此扩展板非常适合用于从复古时钟设计到艺术数字显示的各种应用,将经典 Nixie 管技术的魅力与现代电子控制技术相结合。其高压 FET 驱动系统和精心设计的连接器布局保证了操作的安全性和可靠性,是打造视觉冲击力强、富有怀旧感的显示效果的理想选择。

Nixie Power Click accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
ID COMM
PB12
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
NC
NC
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PB8
SCL
I2C Data
PB9
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Nixie Power Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 64 with STM32G474RE MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32G474RE MCU front image hardware assembly
LTE Cat.1 6 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
LTE Cat.1 6 Click complete accessories setup image hardware assembly
Nucleo-64 with STM32GXXX MCU Access MB 1 Micro B Conn - upright/background hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
NECTO Compiler Selection Step Image hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Clicker 4 for STM32F4 HA MCU Step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image Necto Step hardware assembly

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

Nixie Power 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
此示例演示了如何使用 Nixie Power IN-12B Click 板,通过依次显示从 0 到 9 的数字,并设置逗号指示器。

关键功能:

  • nixiepowerin12b_cfg_setup - 配置对象初始化函数。

  • nixiepowerin12b_init - 初始化函数。

  • nixiepowerin12b_default_cfg - Click 默认配置函数。

  • nixiepowerin12b_set_digit - 该函数设置显示输出数字和逗号。

应用初始化
初始化驱动程序并执行 Click 默认配置。

应用任务
依次在 IN-12B 显示器上显示数字 0 到 9,每个数字显示之间延迟 1 秒。显示所有数字后,清除数字并在显示器上启用逗号指示器。每个操作都会记录在 USB UART 上。

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 Nixie Power IN-12B Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of Nixie Power IN-12B Click board by displaying
 * digits from 0 to 9 in sequence and then setting a comma indicator.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and performs the Click default configuration.
 *
 * ## Application Task
 * Sequentially displays digits 0 through 9 on a IN-12B display, with a 1-second delay
 * between each digit. After displaying all digits, it clears the digits and enables
 * a comma indicator on the display. Each operation is logged on the USB UART.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "nixiepowerin12b.h"

static nixiepowerin12b_t nixiepowerin12b;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    nixiepowerin12b_cfg_t nixiepowerin12b_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.
    nixiepowerin12b_cfg_setup( &nixiepowerin12b_cfg );
    NIXIEPOWERIN12B_MAP_MIKROBUS( nixiepowerin12b_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == nixiepowerin12b_init( &nixiepowerin12b, &nixiepowerin12b_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( NIXIEPOWERIN12B_ERROR == nixiepowerin12b_default_cfg ( &nixiepowerin12b ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    for ( uint8_t digit = NIXIEPOWERIN12B_DIGIT_0; digit <= NIXIEPOWERIN12B_DIGIT_9; digit++ )
    {
        if ( NIXIEPOWERIN12B_OK == nixiepowerin12b_set_digit ( &nixiepowerin12b, 
                                                               digit, 
                                                               NIXIEPOWERIN12B_COMMA_CLEAR ) )
        {
            log_printf ( &logger, " Digit %u\r\n", ( uint16_t ) digit );
        }
        Delay_ms ( 1000 );
    }
    if ( NIXIEPOWERIN12B_OK == nixiepowerin12b_set_digit ( &nixiepowerin12b, 
                                                           NIXIEPOWERIN12B_DIGIT_NONE, 
                                                           NIXIEPOWERIN12B_COMMA_SET ) )
    {
        log_printf ( &logger, " Comma\r\n" );
    }
    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;
}

// ------------------------------------------------------------------------ END

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