中级
30 分钟

使用ST1PS03和ATmega328将电压降低到理想水平

小尺寸,大效率

Step Down 3 Click with Arduino UNO Rev3

已发布 6月 25, 2024

点击板

Step Down 3 Click

开发板

Arduino UNO Rev3

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega328

调节输出电压至精确水平,并为各种应用提供稳定的电源。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Step Down 3 Click 基于 STMicroelectronics 的 ST1PS03,这是一款超低静态电流的新一代降压转换器。ST1PS03 旨在实现小静态电流消耗,并保证即使在几微安负载下也能高效运行。它可以提供高达 400mA 的输出电流,输出电压范围为 1.6V 至 3.3V,可通过连接到 mikroBUS™ 插座的 INT、PWM 和 AN 引脚的三个数字控制引脚选择,输入电压范围为 1.8V 至 5.5V,可在 VCC-IN 端子上应用。ST1PS03 基于一个滞后比较器,感应线圈的纹波电流,在所有操作模式下保持恒定。ST1PS03 根据输入电源电压变化开关频率,以在所选线圈上保持连续纹波电流。它在 PFM(脉冲频率调制)和 PWM(脉冲宽

度调制)模式之间无缝切换,具有低纹波和良好的负载瞬态响应。在 PWM 模式(重负载)下,设备在连续导通模式下工作,最高可达 400mA 和 2MHz 的开关频率。如果输入电压接近所选的输出电压,设备进入 100% 占空比操作。在此模式下,调节器关闭,输出引脚通过内部高侧 MOSFET 直接连接到输入引脚。一旦输入电压超过 100% 占空比,设备重新开始开关并再次调节输出电压。此 Click board™ 还具有电源良好比较器,可监控所选输出电压并在适当的 PGOOD 端子上提供信息。Step Down 3 Click 使用多个 GPIO 引脚与 MCU 通信。连接到 mikroBUS™ 插座的 CS 引脚的 AUX 引

脚控制标记为 VCC-OUT-A 的辅助输出端子。当 AUX 引脚和连接到 mikroBUS™ 插座 RST 引脚的 EN 引脚都为高电平时,它提供与 VCC-IN-a 输入电压相同的调节电压水平,负载开关电路上的压降更小。VCC-OUT-A 端子允许将其他系统负载连接/断开到 ST1PS03 的输出。此 Click board™ 只能在 3.3V 逻辑电压水平下运行。在使用不同逻辑电平的 MCU 之前,板必须执行适当的逻辑电压电平转换。然而,该 Click board™ 配备了包含函数和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

Step Down 3 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Arduino UNO 是围绕 ATmega328P 芯片构建的多功能微控制器板。它为各种项目提供了广泛的连接选项,具有 14 个数字输入/输出引脚,其中六个支持 PWM 输出,以及六个模拟输入。其核心组件包括一个 16MHz 的陶瓷谐振器、一个 USB 连接器、一个电

源插孔、一个 ICSP 头和一个复位按钮,提供了为板 子供电和编程所需的一切。UNO 可以通过 USB 连接到计算机,也可以通过 AC-to-DC 适配器或电池供电。作为第一个 USB Arduino 板,它成为 Arduino 平台的基准,"Uno" 符号化其作为系列首款产品的地

位。这个名称选择,意为意大利语中的 "一",是为了 纪念 Arduino Software(IDE)1.0 的推出。最初与 Arduino Software(IDE)版本1.0 同时推出,Uno 自此成为后续 Arduino 发布的基础模型,体现了该平台的演进。

Arduino UNO Rev3 double side 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

32

RAM (字节)

2048

你完善了我!

配件

Click Shield for Arduino UNO 具有两个专有的 mikroBUS™ 插座,使所有 Click board™ 设备能够轻松与 Arduino UNO 板进行接口连接。Arduino UNO 是一款基于 ATmega328P 的微控制器开发板,为用户提供了一种经济实惠且灵活的方式来测试新概念并构建基于 ATmega328P 微控制器的原型系统,结合了性能、功耗和功能的多种配置选择。Arduino UNO 具有 14 个数字输入/输出引脚(其中 6 个可用作 PWM 输出)、6 个模拟输入、16 MHz 陶瓷谐振器(CSTCE16M0V53-R0)、USB 接口、电源插座、ICSP 头和复位按钮。大多数 ATmega328P 微控制器的引脚都连接到开发板左右两侧的 IO 引脚,然后再连接到两个 mikroBUS™ 插座。这款 Click Shield 还配备了多个开关,可执行各种功能,例如选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平,以及选择 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电压转换器使用任何 Click board™,无论 Click board™ 运行在 3.3V 还是 5V 逻辑电压电平。一旦将 Arduino UNO 板与 Click Shield for Arduino UNO 连接,用户即可访问数百种 Click board™,并兼容 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的设备。

Click Shield for Arduino UNO accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Output Voltage Selection Pin 2
PC0
AN
Device Enable
PD2
RST
Auxiliary
PB2
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Output Voltage Selection Pin 1
PD6
PWM
Output Voltage Selection Pin 0
PC3
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Step Down 3 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Arduino UNO Rev3作为您的开发板开始。

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly
Arduino UNO Rev3 front image hardware assembly
Charger 27 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Charger 27 Click complete accessories setup image hardware assembly
Board mapper by product8 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
Arduino UNO 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 Step Down 3 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • stepdown3_enable_device - 此函数通过将 AUX 引脚设置为高逻辑状态来启用辅助输出(VOUT_AUX)。

  • stepdown3_enable_aux_output - 此函数通过将 AUX 引脚设置为低逻辑状态来禁用辅助输出(VOUT_AUX)。

  • stepdown3_set_output_voltage - 此函数通过将 D2、D1 和 D0 引脚设置为所需状态来设置输出电压。

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 Step Down 3 Click Example.
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of Step Down 3 Click board by
 * iterating through the entire output voltage range.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and logger, then enables the Click board and disables
 * the auxiliary output.
 *
 * ## Application Task
 * Changes the output voltage every 3 seconds and displays the set voltage output value
 * on the USB UART.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "stepdown3.h"

static stepdown3_t stepdown3;   /**< Step Down 3 Click driver object. */
static log_t logger;    /**< Logger object. */

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    stepdown3_cfg_t stepdown3_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.
    stepdown3_cfg_setup( &stepdown3_cfg );
    STEPDOWN3_MAP_MIKROBUS( stepdown3_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( DIGITAL_OUT_UNSUPPORTED_PIN == stepdown3_init( &stepdown3, &stepdown3_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    stepdown3_enable_device ( &stepdown3 );
    stepdown3_disable_aux_output ( &stepdown3 );
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    static uint8_t vout = STEPDOWN3_OUT_VOLTAGE_1V6;
    stepdown3_set_output_voltage ( &stepdown3, vout );
    switch ( vout )
    {
        case STEPDOWN3_OUT_VOLTAGE_1V6:
        {
            log_printf( &logger, " Output voltage: 1.6 V\r\n\n" );
            break;
        }
        case STEPDOWN3_OUT_VOLTAGE_1V8:
        {
            log_printf( &logger, " Output voltage: 1.8 V\r\n\n" );
            break;
        }
        case STEPDOWN3_OUT_VOLTAGE_2V1:
        {
            log_printf( &logger, " Output voltage: 2.1 V\r\n\n" );
            break;
        }
        case STEPDOWN3_OUT_VOLTAGE_2V5:
        {
            log_printf( &logger, " Output voltage: 2.5 V\r\n\n" );
            break;
        }
        case STEPDOWN3_OUT_VOLTAGE_2V7:
        {
            log_printf( &logger, " Output voltage: 2.7 V\r\n\n" );
            break;
        }
        case STEPDOWN3_OUT_VOLTAGE_2V8:
        {
            log_printf( &logger, " Output voltage: 2.8 V\r\n\n" );
            break;
        }
        case STEPDOWN3_OUT_VOLTAGE_3V0:
        {
            log_printf( &logger, " Output voltage: 3.0 V\r\n\n" );
            break;
        }
        case STEPDOWN3_OUT_VOLTAGE_3V3:
        {
            log_printf( &logger, " Output voltage: 3.3 V\r\n\n" );
            break;
        }
    }
    if ( ++vout > STEPDOWN3_OUT_VOLTAGE_3V3 )
    {
        vout = STEPDOWN3_OUT_VOLTAGE_1V6;
    }
    Delay_ms ( 1000 );
    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

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