中级
30 分钟

使用LTC2947和ATmega1284精确监测电压、电流和功率水平

设定标准的VCP监控器

VCP Monitor 3 Click with EasyAVR v7

已发布 6月 27, 2024

点击板

VCP Monitor 3 Click

开发板

EasyAVR v7

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega1284

我们开发了一项尖端技术,提供全面的电压、电流和功率监控,以支持可靠和稳定的电力系统。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

VCP Monitor 3 Click 基于 Analog Devices 的 LTC2947,这是一款高精度电力和能量监测器,内置分流电阻,支持高达±30A 的电流。输入范围允许 0V 至 15V 的总线电压,具有 0.5% 的测量精度。LTC2947 负责测量电流、电压、功率、电荷和能量,电流和电荷的精度为 1%,功率和能量的精度为 1.2%。其他功能包括在某些阈值被超时时发出警报指示,以及用于各种功能的用户可配置 GPIO 引脚。LTC2947 具有内部 300µΩ、温度补偿的分流电阻,最小化效率损失和外部组件,简化了能量测量应用,同时在整个温度范围内实现高精度电流测量。所有测量量都存储在可通过可选 I2C/SPI 接口访问的内部寄存器中。LTC2947 具有可编程的高低阈值,以减少与主机的数字通信流量。VCP Monitor 3 Click 可以测量总共七个参数:电流、电压、功率、电荷(库

仑)、能量、运行时间以及芯片自身温度,使这款 Click 板非常适合各种应用。LTC2947 主芯片包括三个无延迟的 delta-sigma 模数转换器,可同时测量电流、电压和功率。它还测量芯片温度,并使用板载振荡器推导累积量电荷、能量和时间。它将这些值存储在内部寄存器中,可以通过串行接口读取,这个接口可以配置为 I2C 或 SPI。LTC2947 记录每个测量量的最小和最大值。可以为每个参数设置阈值,当阈值被超时,LTC2947 将在警报寄存器中设置相应的位,并在警报引脚上拉低以提醒主机。包含一个 GPIO 引脚,可用于四种不同的用途。它可以配置为通用逻辑输入或输出,作为基于 LTC2947 内部硅温度测量的输出自动控制风扇,或作为输入来启用和禁用电荷、能量和时间的累积。LTC2947 使用专门为任务量身定制的 ADC 测量每个输入。标记为 IM

(负)和 IP(正)的连接是高侧电流检测输入,必须与用于测量的负载串联。电压检测输入 VM(负)和 VP(正)应并联连接到负载上,第二个 ADC 测量这两个端子之间的差分电压。有关 LTC2947 功能、电气规格和典型性能的更多信息,请参阅附带的数据手册。VCP Monitor 3 Click 支持 SPI 和 I2C 通信接口,允许其与各种不同的 MCU 一起使用。通信接口可以通过将 COMM SEL 下的 SMD 跳线移动到适当位置(SPI 或 I2C)来选择。当 Click 板处于 I2C 模式时,从 I2C 地址也可以通过 ADDR SEL 下的 SMD 跳线配置。此 Click 板设计为可在 3.3V 和 5V 逻辑电平下运行,可以通过 VCC SEL 跳线选择。这允许 3.3V 和 5V 的 MCU 都能正确使用通信线。

VCP Monitor 3 Click hardware overview image

功能概述

开发板

EasyAVR v7 是第七代AVR开发板,专为快速开发嵌入式应用的需求而设计。它支持广泛的16位AVR微控制器,来自Microchip,并具有一系列独特功能,如强大的板载mikroProg程序员和通过USB的在线电路调试器。开发板布局合理,设计周到,使得最终用户可以在一个地方找到所有必要的元素,如开关、按钮、指示灯、连接器等。EasyAVR v7 通过每个端口的四种不同连接器,比以往更高效地连接附件板、传感器和自定义电子产品。EasyAVR v7 开发板的每个部分

都包含了使同一板块运行最高效的必要组件。一个集成的mikroProg,一个快速的USB 2.0程序员,带有mikroICD硬件在线电路调试器,提供许多有价值的编 程/调试选项和与Mikroe软件环境的无缝集成。除此之外,它还包括一个干净且调节过的开发板电源供应模块。它可以使用广泛的外部电源,包括外部12V电源供应,7-12V交流或9-15V直流通过DC连接器/螺丝端子,以及通过USB Type-B(USB-B)连接器的电源。通信选项如USB-UART和RS-232也包括在内,与

广受好评的mikroBUS™标准、三种显示选项(7段、图形和基于字符的LCD)和几种不同的DIP插座一起,覆盖了广泛的16位AVR MCU。EasyAVR v7 是Mikroe快速开发生态系统的一个组成部分。它由Mikroe软件工具原生支持,得益于大量不同的Click板™(超过一千块板),其数量每天都在增长,它涵盖了原型制作和开发的许多方面。

EasyAVR v7 horizontal image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

ATmega1284

建筑

AVR

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

Microchip

引脚数

40

RAM (字节)

16384

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
SPI Chip Select
PA5
CS
SPI Clock
PB7
SCK
SPI Data OUT
PB6
MISO
SPI Data IN
PB5
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
General-Purpose I/O
PD4
PWM
Alert Interrupt
PD2
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PC0
SCL
I2C Data
PC1
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

VCP Monitor 3 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

EasyAVR v7 front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以EasyAVR v7作为您的开发板开始。

EasyAVR v7 front image hardware assembly
GNSS2 Click front image hardware assembly
MCU DIP 40 hardware assembly
GNSS2 Click complete accessories setup image hardware assembly
EasyAVR v7 Access DIP MB 1 - 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 Output Selection Step Image hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Necto DIP image step 7 hardware assembly
EasyPIC PRO v7a Display Selection Necto Step hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Necto PreFlash Image 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

该库包含 VCP Monitor 3 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • vcpmonitor3_rd_page_0 - 从页面 0 读取数据功能

  • vcpmonitor3_set_op_mode - 设置操作模式功能

  • vcpmonitor3_read_p - 读取功率(瓦特)功能

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 VCPMonitor3 Click example
 *
 * # Description
 * VCP Monitor 3 Click show it's full usage by reading current, voltage, power, die temperature 
 * and voltage at DVCC using SPI or I2C communication protocol.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initalizes SPI or I2C driver and sets up the device.
 *
 * ## Application Task
 * This example shows capabilities of VCP Monitor 3 Click board
 * by reading current, voltage, power, die temperature and 
 * voltage at DVCC and displaying the results via USART terminal.
 *
 * @author Mikroe Team
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "vcpmonitor3.h"

static vcpmonitor3_t vcpmonitor3;
static log_t logger;

static float cur_data;
static float volt_data;
static float pow_data;
static float die_temp;
static float volt_vcc;

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    vcpmonitor3_cfg_t vcpmonitor3_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.
    vcpmonitor3_cfg_setup( &vcpmonitor3_cfg );
    VCPMONITOR3_MAP_MIKROBUS( vcpmonitor3_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag  = vcpmonitor3_init( &vcpmonitor3, &vcpmonitor3_cfg );
    if ( ( I2C_MASTER_ERROR == init_flag ) || ( SPI_MASTER_ERROR == init_flag ) )
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( VCPMONITOR3_ERROR == vcpmonitor3_default_cfg ( &vcpmonitor3 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void )
{
    volt_data = vcpmonitor3_read_v( &vcpmonitor3 );
    log_printf( &logger, " Voltage :         %.2f V \r\n", volt_data );
    
    cur_data = vcpmonitor3_read_i( &vcpmonitor3 );
    log_printf( &logger, " Current :         %.2f A \r\n", cur_data );
    
    pow_data = vcpmonitor3_read_p( &vcpmonitor3 );
    log_printf( &logger, " Power :           %.2f W \r\n", pow_data );
   
    die_temp = vcpmonitor3_read_temp( &vcpmonitor3 );
    log_printf( &logger, " Die Temperature : %.2f C \r\n", die_temp );

    volt_vcc = vcpmonitor3_read_vcc( &vcpmonitor3 );
    log_printf( &logger, " Voltage at DVCC : %.2f V \r\n", volt_vcc );

    log_printf( &logger, " ------------------------------- \r\n" );
    Delay_ms( 1000 );
}

void main ( void )
{
    application_init( );

    for ( ; ; )
    {
        application_task( );
    }
}

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

额外支持

资源

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