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30 分钟

使用 TPA3128D2 和 STM32F446RE 体验无与伦比的强劲音效。

释放声音潜力。

2x30W Amp Click with Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

2x30W Amp Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F446RE

无论您是音乐爱好者、DIY音频项目爱好者还是专业声音设计师,2x30W Amp Click都是将音频信号紧凑高效放大的理想选择。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

2x30W Amp Click基于来自德州仪器的TPA3128,具有低空载功耗的2x30W类D放大器。这个IC最重要的特性是其输出效率,减少了通常与音频放大器相关的庞大散热器的需求。这是通过切换MOSFET输出来实现的,这些MOSFET的RDSON非常低,低至90 mΩ。类D放大器从设计上比A类或AB类放大器更有效率。类D放大器的工作原理是基于晶体管的开关特性,而不是A/AB类放大器所使用的线性特性。音频信号被编码成具有固定幅度的PWM信号。通过LC滤波器和扬声器本身来恢复输出信号。由于这个原理的基础是信号的开关,而晶体管要么完全开启,要么完全关闭,它们在线性区域的时间非常短,功耗非常低。使用低RDSON的MOSFET变得可能且可取,使效率提高到90%以上。2x30W Amp click设计为与通过板上提供的3.5mm立体声音频插孔连接的单边音频源的两个通道配合使用。Click板™配备了外部电源连接器。默认情况下,2x30 Amp click

通过mikroBUS™ 5V电源轨供电,这限制了输出功率。应该使用适当的外部电源为其提供完整的输出功率。TPA3128 IC最多可处理26V电压。板载SMD跳线应该切换到所需位置(EXT或5V)以选择通过外部电源供电。如果选择了EXT位置,则应通过Click板™侧面的1x2标头上标记为VEXT的位置连接外部电源。连接的扬声器阻抗不应小于4Ω。扬声器可以通过两个边缘连接器连接,其输入端口明确标记为:L+和L-用于连接左扬声器的正极和负极终端;R+和R-用于连接右扬声器的正极和负极终端。应根据放大器的最大输出功率来选择扬声器的尺寸。放大器的增益固定为32dB,由所提供的原理图上标记为R4和R5的两个电阻决定。mikroBUS™的RST引脚路由到TPA3128 IC的SDZ引脚。将此引脚设置为低逻辑电平将使TPA3128 IC处于关机模式,其输出级被设置为高阻抗(Hi-Z),将空载电流降到最低。在断开Click板™电源之前将SDZ(RST)引脚拉到低

逻辑电平,以避免听到关机时的声音是一种良好的做法。板载电阻将RST引脚拉到高逻辑电平。静音扬声器的另一种方法是将MUTE引脚拉到高逻辑电平。此引脚路由到mikroBUS™的CS引脚,并标记为MT。将此引脚拉到高逻辑电平也会将输出级设置为Hi-Z,但仅执行静音功能,因此比使用SDZ引脚进行完全关机的速度更快。如果与FAULT引脚一起使用,这个功能将非常有用,当输出级存在问题时,允许在静音状态下上电。FAULTZ引脚路由到mikroBUS™的INT引脚,并标记为FLT。它用于将故障条件(过温、输出直流偏移检测)信号传递给主机MCU。它处于活动低电平,并可以触发主机MCU上的中断请求,以便采取适当的操作。Click板™仅使用GPIO引脚,这非常简单。但是,Click板™配备了一个包含易于使用的函数和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

2x30W Amp Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32F446RE MCU 提供了一种经济高效且灵活的平台,供开发者探索新想法并原型设计他们的项目。该板利用 STM32 微控制器的多功能性,使用户能够为他们的项目选择最佳的性能与功耗平衡。它配备了 LQFP64 封装的 STM32 微控制器,并包含了如用户 LED(同时作为 ARDUINO® 信号)、用户和复位按钮,以及 32.768kHz 晶体振荡器用于精确的计时操作等基本组件。Nucleo-64 板设计考虑到扩展性和灵活性,它特有的 ARDUINO® Uno

V3 扩展连接器和 ST morpho 扩展引脚头,提供了对 STM32 I/O 的完全访问,以实现全面的项目整合。电源供应选项灵活,支持 ST-LINK USB VBUS 或外部电源,确保在各种开发环境中的适应性。该板还配备了一个具有 USB 重枚举功能的板载 ST-LINK 调试器/编程器,简化了编程和调试过程。此外,该板设计旨在简化高级开发,它的外部 SMPS 为 Vcore 逻辑供电提供高效支持,支持 USB 设备全速或 USB SNK/UFP 全速,并内置加密功能,提升了项目的功效

和安全性。通过外部 SMPS 实验的专用连接器、 用于 ST-LINK 的 USB 连接器以及 MIPI® 调试连接器,提供了更多的硬件接口和实验可能性。开发者将通过 STM32Cube MCU Package 提供的全面免费软件库和示例得到广泛支持。这些,加上与多种集成开发环境(IDE)的兼容性,包括 IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM 和 STM32CubeIDE,确保了流畅且高效的开发体验,使用户能够充分利用 Nucleo-64 板在他们的项目中的能力。

Nucleo 64 with STM32F446RE MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

512

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

131072

你完善了我!

配件

Click Shield for Nucleo-64 配备了两个专有的 mikroBUS™ 插座,使得所有的 Click board™ 设备都可以轻松地与 STM32 Nucleo-64 开发板连接。这样,Mikroe 允许其用户从不断增长的 Click boards™ 范围中添加任何功能,如 WiFi、GSM、GPS、蓝牙、ZigBee、环境传感器、LED、语音识别、电机控制、运动传感器等。您可以使用超过 1537 个 Click boards™,这些 Click boards™ 可以堆叠和集成。STM32 Nucleo-64 开发板基于 64 引脚封装的微控制器,采用 32 位 MCU,配备 ARM Cortex M4 处理器,运行速度为 84MHz,具有 512Kb Flash 和 96KB SRAM,分为两个区域,顶部区域代表 ST-Link/V2 调试器和编程器,而底部区域是一个实际的开发板。通过 USB 连接方便地控制和供电这些板子,以便直接对 Nucleo-64 开发板进行编程和高效调试,其中还需要额外的 USB 线连接到板子上的 USB 迷你接口。大多数 STM32 微控制器引脚都连接到了板子左右边缘的 IO 引脚上,然后连接到两个现有的 mikroBUS™ 插座上。该 Click Shield 还有几个开关,用于选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平和 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器,使用任何 Click board™,无论 Click board™ 是否在 3.3V 或 5V 逻辑电压电平下运行。一旦将 STM32 Nucleo-64 开发板与我们的 Click Shield for Nucleo-64 连接,您就可以访问数百个工作于 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的 Click boards™。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
Reset
PC12
RST
Mute
PB12
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
NC
NC
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
Fault Indicator
PC14
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

2x30W Amp Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 64 with STM32F446RE MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32F401RE MCU front image hardware assembly
LTE IoT 5 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
LTE IoT 5 Click complete accessories setup image hardware assembly
Nucleo-64 with STM32XXX MCU Access MB 1 Mini B Conn - 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
Clicker 4 for STM32F4 HA 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

这个库包含用于2x30W Amp Click驱动程序的API。

关键函数:

  • c2x30wamp_enable - 设备启用功能

  • c2x30wamp_mute - 设备静音功能

  • c2x30wamp_check_diagnostic - 诊断检查功能

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 
 * \brief c2x30W Amp Click example
 * 
 * # Description
 * This application is audio amplifier.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes GPIO driver and enables the device.
 * 
 * ## Application Task  
 * Mute output for a period of 3 seconds, then keep it unmuted for a period of 10 seconds. 
 * After that, checks if over current fault, over temperature fault or too high DC offset fault occurred.
 * 
 * ## NOTE 
 * When under or over voltage condition occurres the output goes to high impedance state,
 * but the FAULT pin will not be asserted.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "c2x30wamp.h"

// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES

static c2x30wamp_t c2x30wamp;
static log_t logger;

// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    c2x30wamp_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.

    c2x30wamp_cfg_setup( &cfg );
    C2X30WAMP_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    c2x30wamp_init( &c2x30wamp, &cfg );

    c2x30wamp_enable( &c2x30wamp, C2X30WAMP_ENABLE );
    log_printf( &logger, "2x30W AMP is initialized \r\n" );
    Delay_ms ( 200 );
}

void application_task ( void )
{
    c2x30wamp_mute( &c2x30wamp, C2X30WAMP_MUTE );
    log_printf( &logger, "---------------------- \r\n" );
    log_printf( &logger, "MUTE \r\n" );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    c2x30wamp_mute( &c2x30wamp, C2X30WAMP_UNMUTE );
    log_printf( &logger, "---------------------- \r\n" );
    log_printf( &logger, "UNMUTE \r\n" );
    // 10 seconds delay
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );

    uint8_t fault_check = c2x30wamp_check_diagnostic( &c2x30wamp );

    if ( fault_check == 0 )
    {
        log_printf( &logger, "Fault condition! \r\n" );
    }
}

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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