初学者
10 分钟

使用VNF1048F和ATmega32在汽车电源分配系统中实现可靠的负载管理

带有智能电子保险丝保护的高端开关控制器

SolidSwitch 6 Click with EasyAVR v7

已发布 10月 24, 2024

点击板

SolidSwitch 6 Click

开发板

EasyAVR v7

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega32

确保汽车电力分配系统中的负载管理安全可

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

SolidSwitch 6 Click 基于来自 STMicroelectronics 的 VNF1048F,这是一个用于汽车应用的高侧开关控制器。该智能控制器设计用于以高侧配置驱动外部 MOSFET,非常适合 12V、24V 和 48V 的电力分配系统。其关键特性是智能电子熔断保护,提供可靠的过流保护,特别适用于安全性和性能至关重要的汽车环境,如汽车、卡车及其他车辆中的负载管理。该板支持 6V 至 48V 的外部电源电压,适用于多种电源应用,集成的 VIN 绿色 LED 指示器显示外部电源是否处于激活状态。VNF1048F 的核心功能是通过先进的过流保护机制替代传统的高电流汽车保险丝,能够检测并响应过量电流以保护连接的系统。它配备了一个

集成的栅极驱动器,用于控制外部 MOSFET(Q2 STL130N8F7),用于负载控制。负载连接通过 VOUT 端子实现,绿色 LED 用于指示负载控制的激活状态。此外,SolidSwitch 6 Click 集成了 NTC(负温度系数)电阻器,用于监测外部 MOSFET 的温度,确保安全操作。VNF1048F 提供多种保护功能,包括电池欠压关闭、可配置的外部 MOSFET 去饱和关闭以及硬短路锁定关闭。它还能够防止设备和外部 MOSFET 过热,在温度过高时自动关闭。尽管具备强大的功能,SolidSwitch 6 Click 具有非常低的待机电流,确保即使在对电力敏感的应用中也能正常运行。VNF1048F 通过 3.3V 和 5V CMOS 兼容的 SPI 接口

与主控 MCU 通信,实现系统保护和诊断。除了 SPI 接口引脚外,该板还使用了其他 mikroBUS™ 插槽引脚,如 DGN 引脚用于诊断反馈,HWL 引脚触发状态,防止寄存器被写入,从而增强系统安全性并防止意外的配置更改。该板还包括一个未焊接的 V3 接头,用于访问 3.3V 内部 LDO 电压调节器的输出,适用于逻辑和 I/O 供电。此 Click 板™ 可通过 VIO SEL 跳线选择 3.3V 或 5V 逻辑电压级别,从而使 3.3V 和 5V MCU 能够正确使用通信线路。此外,该 Click 板™ 配备了一个库,包含易于使用的功能和示例代码,可作为进一步开发的参考。

SolidSwitch 6 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

default

建筑

AVR

MCU 内存 (KB)

32

硅供应商

Microchip

引脚数

40

RAM (字节)

2048

你完善了我!

配件

Wire Jumpers Male to Male (15 cm length, 10pcs) 是一组高质量的跳线,专为便捷的原型设计和测试而设计。每根线长 15 厘米,两端配有公连接器,方便在面包板或其他电子项目中连接组件。该套装包括十根不同颜色的跳线,便于电路中的清晰标识和组织。这些跳线非常适合 DIY 项目、设置以及其他需要快速、可靠连接的电子应用。

SolidSwitch 6 Click accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
ID SEL
PA6
RST
SPI Select / ID COMM
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
Register Write Lock
PD4
PWM
Diagnostic Feedback
PD2
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

SolidSwitch 6 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
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 SolidSwitch 6 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • solidswitch6_get_vout - 此函数使用 SPI 串行接口读取原始 ADC 值并将其转换为与电压成比例的电压水平。

  • solidswitch6_set_control - 此函数使用 SPI 串行接口写入控制寄存器以配置开关控制器。

  • solidswitch6_get_device_temp - 此函数使用 SPI 串行接口读取原始 ADC 值并将其转换为设备温度(摄氏度)。

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 SolidSwitch 6 Click example
 *
 * # Description
 * This library contains API for the SolidSwitch 6 Click driver 
 * and demonstrate uses of the high-side switch controller with intelligent fuse protection.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * The initialization of the SPI module and log UART.
 * After driver initialization, the app sets the default configuration.
 *
 * ## Application Task
 * The demo application reads and displays the device temperature 
 * and voltage level of the current sense amplifier, NTC, and output voltage measurement.
 * Results are being sent to the UART Terminal, where you can track their changes.
 *
 * @author Nenad Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "solidswitch6.h"

static solidswitch6_t solidswitch6;
static log_t logger;

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    solidswitch6_cfg_t solidswitch6_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.
    solidswitch6_cfg_setup( &solidswitch6_cfg );
    SOLIDSWITCH6_MAP_MIKROBUS( solidswitch6_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( SPI_MASTER_ERROR == solidswitch6_init( &solidswitch6, &solidswitch6_cfg ) )
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( SOLIDSWITCH6_ERROR == solidswitch6_default_cfg ( &solidswitch6 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
    log_printf( &logger, " ______________________\r\n" );
    Delay_ms ( 100 );
}

void application_task ( void )
{
    float app_buf = 0;
    if ( SOLIDSWITCH6_OK == solidswitch6_get_device_temp( &solidswitch6, &app_buf ) )
    {
        log_printf( &logger, " Temperature: %.2f [degC]\r\n", app_buf );
        Delay_ms ( 100 );
    }

    if ( SOLIDSWITCH6_OK == solidswitch6_get_vntc( &solidswitch6, &app_buf ) )
    {
        log_printf( &logger, " NTC: %.2f V\r\n", app_buf );
        Delay_ms ( 100 );
    }

    if ( SOLIDSWITCH6_OK == solidswitch6_get_vout( &solidswitch6, &app_buf ) )
    {
        log_printf( &logger, " Vout: %.2f V\r\n", app_buf );
        Delay_ms ( 100 );
    }

    if ( SOLIDSWITCH6_OK == solidswitch6_get_vds( &solidswitch6, &app_buf ) )
    {
        log_printf( &logger, " VDS: %.2f V\r\n", app_buf );
        Delay_ms ( 100 );
    }

    log_printf( &logger, " ______________________\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

额外支持

资源

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