持续监测电压、电流和功率水平,确保电气系统的安全高效运行。
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硬件概览
它是如何工作的?
VCP Monitor 2 Click 基于 Texas Instruments 的 INA3221,这是一款带有报警指示功能的三通道高端电流和总线电压监控器,确保预期的应用在所需的工作条件下运行。它对三个感兴趣的电源(CH3 - CH1)进行两次测量。通过负载电流通过分流电阻产生的电压在 IN+ 和 IN- 引脚之间测量。该器件还在每个通道的 IN- 引脚内部测量电源总线电压。分流电压相对于 IN- 引脚测量,总线电压相对于地测量。用于通道测量的芯片 INA3221-Q1 通常由 2.7V 到 5.5V 范围内的单独电源供电。监测的电源总线范围为 0V 到 26V。INA3221-Q1 对每个通道进行两次测量:一次分流电压和一次总线电压。每个测量可以根据配置模式设置独立或顺序进行。当 INA3221-Q1 处于正常工作模式时,器件连续转换分流电压读取,然后是总线电压读取。此过程转换一个通道,然后继续到下一个启用通道的分流电压读取,然后是该通道的总线电压读取,依此类推,直到所有启用的通道都被测量。编程的配置寄存器模式设置适用于所有通道。任何未启用的通道在测量序列中被绕过,无论模式设置如何。INA3221-Q1 有两种工作模式:连续
和单次触发,这决定了这些转换完成后的内部 ADC 操作。当 INA3221-Q1 设置为连续模式时,器件继续循环通过所有启用的通道,直到编程新的配置设置。配置寄存器模式控制位还允许选择仅转换分流或总线电压的模式。此功能进一步允许设备适应特定的应用要求。在单次触发模式下,将任何单次触发转换模式设置为配置寄存器会触发单次转换。此操作会为所有启用的通道生成一组测量值。要触发另一次单次转换,请第二次写入配置寄存器,即使模式没有改变。当启动单次转换时,所有启用的通道将测量一次,然后器件进入掉电状态。INA3221-Q1 寄存器可以随时读取,即使在掉电状态下也是如此。除了两种工作模式,INA3221-Q1 还有一个单独的可选择掉电模式,可以减少静态电流并关闭进入 INA3221-Q1 输入的电流。掉电模式可减少设备未使用时的电源消耗。从掉电模式完全恢复需要 40 µs。在掉电模式下可以读取和写入 INA3221-Q1 寄存器。设备将保持在掉电模式,直到将活动模式设置之一写入配置寄存器。VCP Monitor 2 Click 还提供可编程阈值,确保预期应用在所需工作条件下运行。通过四个警报引脚可
以实现多种监控功能:Critical(关键),Warning(警告),PV(电源有效)和 TC(定时控制)。这些警报引脚的状态可以通过 PCA9538A 访问,这是一个带中断和复位功能的低电压 8 位 GPIO 扩展器。当任何警报引脚状态发生变化时,开漏中断(INT)输出被激活。此信号用于通知微控制器总线电压不在所需工作条件内。PCA9538A 使用 I2C 通信协议读取警报监控引脚的当前状态,并具有可更改的从地址以避免高级系统中的总线冲突。为了直观地表示任何超出编程阈值的偏差,警报监控引脚连接到 Click 板™ 上的 4 个 LED。VCP Monitor 2 Click 支持 I2C 通信协议。由于 Click 板™ 上有两个从设备,焊接的 SMD 跳线方便地放置以便轻松重新配置 I2C 从地址。INA3221-Q1 有一个用于一个地址引脚的十字形跳线选择,具有连接到 GND,VCC,SDA 或 SCL 的四个可能地址。另一个 PCA9538A,有两个用于地址引脚 A1 和 A0 的跳线,可能有四个不同的从地址,使此 Click 板™ 灵活地用于与共享同一总线的各种外围设备的其他系统中。
功能概述
开发板
EasyPIC v8 是一款专为快速开发嵌入式应用的需求而特别设计的开发板。它支持许多高引脚计数的8位PIC微控制器,来自Microchip,无论它们的引脚数量如何,并且具有一系列独特功能,例如首次集成的调试器/程序员。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。得益于创新的制造技术,EasyPIC v8 提供了流畅而沉浸式的工作体验,允许在任何情况下、任何地方、任何时候都能访问。
EasyPIC v8 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。除了先进的集成CODEGRIP程 序/调试模块,该模块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外,该板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,包括电池、外部12V电源供应和通过USB Type-C(USB-C)连接器的电源。通信选项如USB-UART、USB DEVICE和CAN也包括在内,包括 广受好评的mikroBUS™标准、两种显示选项(图形和
基于字符的LCD)和几种不同的DIP插座。这些插座覆盖了从最小的只有八个至四十个引脚的8位PIC MCU的广泛范围。EasyPIC v8 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。
微控制器概述
MCU卡片 / MCU
建筑
PIC
MCU 内存 (KB)
32
硅供应商
Microchip
引脚数
28
RAM (字节)
2048
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
此款Click板可通过两种方式进行接口连接和监控:
Application Output
- 在调试模式下,使用“Application Output”窗口进行实时数据监控。按照本教程正确设置它。
UART Terminal
- 通过UART终端使用USB to UART converter监控数据有关详细说明,请查看本教程。
软件支持
库描述
该库包含 VCP Monitor 2 Click 驱动程序的 API。
关键功能:
vcpmonitor2_get_manifacture_id
- 获取制造商 IDvcpmonitor2_get_die_id
- 获取 DIE IDvcpmonitor2_get_bus_voltage
- 获取总线电压(单位:mV)
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
* \brief Vcpmonitor2 Click example
*
* # Description
* VCP Monitor 2 Click is a three-channel, high-side current and bus voltage monitor with alert indication
* function ensuring the intended application works within desired operating conditions.
*
* The demo application is composed of two sections :
*
* ## Application Init
* Initiaizes the driver, and checks the communication by reading the manufacture device ID.
* After that, performs the device default configuration.
*
* ## Application Task
* Displays the voltage, current, and power detected from channel 1 on the USB UART every 2 seconds.
* It also displays the status of alert indicators.
*
* \author MikroE Team
*
*/
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES
#include "board.h"
#include "log.h"
#include "vcpmonitor2.h"
// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES
static vcpmonitor2_t vcpmonitor2;
static log_t logger;
static uint16_t check_id;
// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS
void display_alert_status ( )
{
uint8_t status;
status = vcpmonitor2_get_alert_status( &vcpmonitor2 );
if ( ( status & VCPMONITOR2_ALERT_PVALID ) != 0 )
{
log_printf( &logger, ">> Alert status: [ PVALID ]\r\n" );
}
if ( ( status & VCPMONITOR2_ALERT_WRNG ) != 0 )
{
log_printf( &logger, ">> Alert status: [ WRNG ]\r\n" );
}
if ( ( status & VCPMONITOR2_ALERT_CRTCL ) != 0 )
{
log_printf( &logger, ">> Alert status: [ CRTCL ]\r\n" );
}
if ( ( status & VCPMONITOR2_ALERT_TCTRL ) != 0 )
{
log_printf( &logger, ">> Alert status: [ TCTRL ]\r\n" );
}
}
void display_channel_data ( uint8_t channel )
{
float shunt_volt;
float bus_volt;
float current;
float power;
shunt_volt = vcpmonitor2_get_shunt_voltage( &vcpmonitor2, channel );
log_printf( &logger, ">> Shunt voltage: %.2f mV\r\n", shunt_volt );
bus_volt = vcpmonitor2_get_bus_voltage( &vcpmonitor2, channel );
log_printf( &logger, ">> BUS voltage: %.2f mV\r\n", bus_volt );
current = vcpmonitor2_get_current( &vcpmonitor2, channel );
log_printf( &logger, ">> Current: %.2f mV\r\n", current );
power = vcpmonitor2_get_power( &vcpmonitor2, channel );
log_printf( &logger, ">> Power: %.2f mV\r\n", power );
}
void application_init ( void )
{
log_cfg_t log_cfg;
vcpmonitor2_cfg_t cfg;
/**
* 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.
vcpmonitor2_cfg_setup( &cfg );
VCPMONITOR2_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
vcpmonitor2_init( &vcpmonitor2, &cfg );
check_id = vcpmonitor2_get_manifacture_id( &vcpmonitor2 );
if ( check_id == VCPMONITOR2_DEF_MANUFACTURE_ID )
{
log_printf( &logger, ">> Manufacture ID: 0x%.4X\r\n", check_id );
}
else
{
log_error( &logger, " WRONG ID READ! " );
log_printf( &logger, "Please restart your system.\r\n" );
for ( ; ; );
}
vcpmonitor2_default_cfg( &vcpmonitor2 );
}
void application_task ( void )
{
log_printf( &logger, ">> CHANNEL 1 <<\r\n" );
display_channel_data( VCPMONITOR2_CHANNEL_1 );
display_alert_status( );
log_printf( &logger, "--------------------------\r\n" );
Delay_ms( 2000 );
}
void main ( void )
{
application_init( );
for ( ; ; )
{
application_task( );
}
}
// ------------------------------------------------------------------------ END