初学者
10 分钟

使用A5932和PIC32MZ2048EFM100实现高性能冷却,同时噪音和振动最小化

适用于要求低噪音和最小振动的高功率风扇应用的解决方案

Fan 9 Click with Curiosity PIC32 MZ EF

已发布 7月 25, 2024

点击板

Fan 9 Click

开发板

Curiosity PIC32 MZ EF

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

PIC32MZ2048EFM100

非常适用于高功率网络设备和工业环境,在高效散热的同时保持安静操作

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Fan 9 Click 基于 Allegro Microsystems 的 A5932,这是一款汽车级(AEC-Q100 认证)三相正弦无感风扇控制器。A5932 集成了正弦驱动技术,以减少可闻噪音和振动,非常适用于高功率风扇应用。它通过 VBB 端子使用 12V 到 42V 的外部电源运行,针对高速服务器风扇应用,实现低噪音、最小振动和高效率。Allegro 的专有控制算法通过适应不同的电机特性,在各种速度下优化效率,产生正弦电流波形。A5932 使用标准的快速模式 I2C 接口,时钟频率为 400kHz,用于编程 EEPROM 或串行控制 IC 速度。风扇速度通过 SCL (SPD) 引脚上的可变占空比 PWM 

输入控制,SDA (FG) 引脚作为开漏输出向主 MCU 提供速度信息。数据传输启动不需要特殊顺序。如果电机运行,SDA 引脚可能在初始化串行端口模式时将数据线拉低。发送 I2C 命令将关闭电机,类似于接收 0% PWM 占空比命令。此外,板上还具有 ISET SEL 跳线,用于设置门电流大小,提供 15K 和 60K 电阻的选择,分别对应约 30mA 源电流和 60mA 泄电流。除了 I2C 通信引脚外,成功控制还涉及以下 mikroBUS™ 引脚:DIR 用于风扇电机方向控制,BRK 用于风扇电机刹车控制,RD 作为开漏速度输出,其中 HIGH 逻辑电平表示由 EEPROM 变量定义

的转子故障条件。禁用时,RD 引脚的 LOW 到 HIGH 转变表示开环启动序列结束。此外,红色 FLT LED 指示器信号故障条件,如外部电源欠压/过压、热关断、充电泵 UVLO、过流检测和同步丢失(转子锁定检测)。这些条件也可以通过 FLT mikroBUS™ 引脚跟踪。此 Click 板™ 可以通过 VIO SEL 跳线选择使用 3.3V 或外部连接电压参考(2.8V 连接到默认情况下未填充的 VREF 头)作为逻辑电压水平。在使用不同逻辑电平的 MCU 之前,必须进行适当的逻辑电压电平转换。此外,该 Click 板™ 配有一个包含函数和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

Fan 9 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Curiosity PIC32 MZ EF 开发板是一个完全集成的 32 位开发平台,特点是高性能的 PIC32MZ EF 系列(PIC32MZ2048EFM),该系列具有 2MB Flash、512KB RAM、集成的浮点单元(FPU)、加密加速器和出色的连接选项。它包括一个集成的程序员和调试器,无需额外硬件。用户可以通过 MIKROE 

mikroBUS™ Click™ 适配器板扩展功能,通过 Microchip PHY 女儿板添加以太网连接功能,使用 Microchip 扩展板添加 WiFi 连接能力,并通过 Microchip 音频女儿板添加音频输入和输出功能。这些板完全集成到 PIC32 强大的软件框架 MPLAB Harmony 中,该框架提供了一个灵活且模块化的接口

来应用开发、一套丰富的互操作软件堆栈(TCP-IP、USB)和易于使用的功能。Curiosity PIC32 MZ EF 开发板提供了扩展能力,使其成为连接性、物联网和通用应用中快速原型设计的绝佳选择。

Curiosity PIC32MZ EF double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

PIC32

MCU 内存 (KB)

2048

硅供应商

Microchip

引脚数

100

RAM (字节)

524288

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Open-Drain Speed Output
RPB4
AN
Brake Control
RA9
RST
ID COMM
RPD4
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Direction Control
RPE8
PWM
Fault Indicator
RF13
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
RPA14
SCL
I2C Data
RPA15
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Fan 9 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Curiosity PIC32MZ EF front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Curiosity PIC32 MZ EF作为您的开发板开始。

Curiosity PIC32MZ EF front image hardware assembly
GNSS2 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
GNSS2 Click complete accessories setup image hardware assembly
Board mapper by product7 hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
Necto image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Curiosity PIC32 MZ EF 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

该库包含 Fan 9 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • fan9_set_direction - 此功能用于设置 Fan 9 Click 的风扇方向。

  • fan9_write_reg - 此功能通过 I2C 串行接口从选定的寄存器读取数据字节。

  • fan9_set_pwm - 此功能用于获取 Fan 9 Click 的 PWM 值。

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 Fan 9 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of FAN 9 Click board, 
 * by changing speed of the fan from 0 to 100 percent, then decreasing it back to 0.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and performs the Click default configuration.
 *
 * ## Application Task
 * Changes the speed of fans by changing the PWM duty cycle.
 * The results are being displayed via USB UART where you can track their changes.
 *
 * @author Stefan Ilic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "fan9.h"

static fan9_t fan9;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    fan9_cfg_t fan9_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.
    fan9_cfg_setup( &fan9_cfg );
    FAN9_MAP_MIKROBUS( fan9_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == fan9_init( &fan9, &fan9_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( FAN9_ERROR == fan9_default_cfg ( &fan9 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }

    fan9_set_pwm( &fan9, 10 );
    // Waiting for motor to start.
    while ( 0 == fan9_get_rd_pin( &fan9 ) );
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    static int8_t duty_cnt = 10;
    static int8_t duty_inc = 10;
    uint8_t direction = FAN9_DIRECTION_CW;

    fan9_set_pwm( &fan9, duty_cnt );
    log_printf( &logger, " Set PWM: %d%% \r\n", ( uint16_t ) duty_cnt );
    
    if ( 100 == duty_cnt ) 
    {
        duty_inc = -10;
    }
    else if ( 0 == duty_cnt ) 
    {
        duty_inc = 10;
    }
    duty_cnt += duty_inc;
    Delay_ms ( 1000 );
    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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