中级
20 分钟

使用STUSB4500和ATmega328体验闪电般快速的电力/数据共享

永不断电

USB-C Sink Click with Arduino UNO Rev3

已发布 6月 27, 2024

点击板

USB-C Sink Click

开发板

Arduino UNO Rev3

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega328

告别低电量焦虑——我们的USB-C Sink保证您的设备始终充满电并随时待命。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

USB-C Sink Click 基于 STMicroelectronics 的 STUSB4500,这是一款兼容电力传输 (PD) 的 USB-C 接收端控制器。基于存储在内部非易失性存储器中的默认电源配置文件 (PDO) 配置,独立控制器 STUSB4500 实现了专有算法,无需任何内部或外部软件支持(自动运行模式),即可与源设备协商电力传输协议,使其成为从低电量状态自动进行高功率配置充电的理想设备。该 Click 板拥有 VBUS 监控模块,通过 VBUS_VS_DISCH 输入引脚监督 USB Type-C 插座侧的 VBUS 电压,用于检查 VBUS 是否在有效电压范围内,以建立正确的源到接收端连接,并通过 VBUS_EN_SNK 引脚启用安全的 VBUS 电力路径。它可以检测相对于有效 VBUS 电压范围的意外 VBUS 电压

情况,如欠压或过压。STUSB4500 还具有一个引脚,当建立有效的源到接收端连接以及检测到调试附件设备连接时,该引脚会被断言,并通过标记为 ATTACH 的蓝色 LED 灯进行可视化显示。STUSB4500 使用标准 I2C 接口与 MCU 通信,支持最高 400 Kbit/s(快速模式)的传输,用于配置、控制和读取设备状态。它还具备通过 CC1 和 CC2 配置通道引脚进行 USB 电力传输通信的可能性,用于连接和附件检测、插头方向确定以及 USB Type-C 电缆系统配置管理。默认提供四个 7 位设备地址(0x28、0x29、0x2A 或 0x2B),取决于地址引脚 ADDR0 和 ADDR1 的设置。用户通过设置这些引脚来确定从地址的最低有效位,可以通过定位标记为 ADDR SEL 的板载 SMD 跳线

进行选择。额外功能如复位和“警报”中断通过 mikroBUS™ 插座的 RST 和 INT 引脚提供和路由。RST 引脚重置所有模拟信号、状态机并重新加载配置,而标记为 INT 的中断输出表示警报输出。此外,还有两个与 mikroBUS™ 插座上的两个引脚关联的绿色二极管(标记为 PO2 和 PO3),默认报告与源设备的 USB 电力传输协议协商状态,标记为 PDO2 和 PDO3。该 Click 板可在 3.3V 或 5V 逻辑电压水平下工作,可通过 VCC SEL 跳线选择。这样,既支持 3.3V 也支持 5V 的 MCU 都能正确使用通信线路。此外,该 Click 板还配备了包含易于使用的函数库和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

USB-C Sink 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

Power Contract Flag
PC0
AN
Reset
PD2
RST
Power Contract Flag
PB2
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
Interrupt
PC3
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PC5
SCL
I2C Data
PC4
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

USB-C Sink 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
Arduino UNO Rev3 Access 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 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 USB Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • usbcsink_hw_reset - 硬件重置功能。

  • usbcsink_get_pdo2 - 获取PO2引脚状态功能。

  • usbcsink_write_byte - 写入字节功能。

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 USBCSink Click example
 *
 * # Description
 * This is an example which demonstrates the use of USB-C Sink Click board.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initialization driver enables - I2C,
 * set hw reset, set PDO2 profile and current value for PDO2 1.5A,
 * upload new data and reset device to write NVM settings to the STUSB450,
 * also write log.
 *
 * ## Application Task
 * USB-C Sink Click board can be used to read the Power Data Objects (PDO) 
 * highest priority profile:
 * PDO1 :  5V,
 * PDO2 : 12V,
 * PDO3 : 20V.
 * All data logs write on USB uart changes for every 5 sec.
 *
 * @author Stefan Ilic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "usbcsink.h"

static usbcsink_t usbcsink;
static log_t logger;

uint8_t sel_profile;
float demo_data;

void application_init ( void ) {
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    usbcsink_cfg_t usbcsink_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.
    usbcsink_cfg_setup( &usbcsink_cfg );
    USBCSINK_MAP_MIKROBUS( usbcsink_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag = usbcsink_init( &usbcsink, &usbcsink_cfg );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == init_flag ) {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }

    usbcsink_hw_reset( &usbcsink );
    Delay_ms( 1000 );
    
    usbcsink_set_pdo_num( USBCSINK_SET_PDO_2 );
    usbcsink_set_current( USBCSINK_SET_PDO_2, 1.5 );
    
    sel_profile = usbcsink_get_pdo_num( );
    log_printf( &logger , "- - - - - - - - - - - - \r\n" );
    log_printf( &logger , "   Setting PDO ~ PDO%d \r\n", ( uint16_t ) sel_profile );
    log_printf( &logger , "- - - - - - - - - - - - \r\n" );
    
    usbcsink_upload_new_data( &usbcsink, USBCSINK_UPLOAD_NEW_DATA_VAL );
    Delay_ms( 1000 );
    
    usbcsink_hw_reset( &usbcsink );
    Delay_ms( 1000 );
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) {
    usbcsink_load_data( &usbcsink );

    log_printf( &logger , "     New Parameters     \r\n" );
    log_printf( &logger , "------------------------\r\n" );
    
    sel_profile = usbcsink_get_pdo_num( );
    
    log_printf( &logger , "    PDO Number ~ PDO%d\r\n", ( uint16_t ) sel_profile );
    log_printf( &logger , "- - - - - - - - - - - - \r\n" );

    demo_data = usbcsink_get_voltage( sel_profile );
    log_printf( &logger , " Voltage : %.2f V\r\n", demo_data );

    demo_data = usbcsink_get_current( sel_profile );
    log_printf( &logger , " Current :  %.2f A\r\n", demo_data );

    log_printf( &logger , "------------------------\r\n" );
    Delay_ms( 5000 );
}

void main ( void ) {
    application_init( );

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

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

额外支持

资源

喜欢这个项目吗?

'购买此套件' 按钮会直接带您进入购物车,您可以在购物车中轻松添加或移除产品。