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使用 LTC3337 和 STM32F410RB 保持电池在最佳状态

随时随地监控您的电池!

BATT-MON 4 Click with Nucleo 64 with STM32F410RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

BATT-MON 4 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F410RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F410RB

升级您的解决方案,采用先进的电池诊断技术——预测服务结束或电池早期故障,提前应对潜在问题。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

BATT-MON 4 Click基于Analog Devices的LTC3337,这是一款主要电池健康状态监测器,设计用于与主要电池串联放置,并且相关串联电压降最小。LTC3337集成了精密的库仑计数器,用于监测从连接到其BATT IN端子的主要电池传输到连接到其BATT OUT端子的输出负载的累积电荷。专利的无限动态范围库仑计数器记录所有累积的电池放电,并将其存储在可通过I2C接口访问的内部寄存器中。此Click board™使用标准I2C两线接口与MCU通信以读取数据和配置设置,支持时钟频率为100kHz的标准模式操作和高达400kHz的快速模式操作。LTC3337还集成了额外的健康状态监测,通过I2C接口测量并报告电池电压、电池阻抗和温度,以量化电池的充电状态和健康状况。此外,它还具有基于充电状态(SOC)的可编程放电报警阈

值。当达到阈值时,会在mikroBUS™插座的INT引脚上生成中断。集成的库仑计数器具有可配置的峰值电流限制。LTC3337支持1.8V至5.5V的输入电压和高达100mA的峰值电流;更准确地说,峰值输入电流限制可从5mA到100mA进行选择。选择可以通过将标有IPK SEL的SMD跳线置于适当的0或1位置来进行。库仑可以通过BATT IN或BATT OUT端子计算,由AVCC SEL跳线的选择位置决定。AVCC SEL是所有内部LTC3337电路的电源,可以连接到BATT IN或OUT端子。当AVCC连接到BATT OUT时,库仑计数器会计算出所有从电池输出的库仑,包括与LTC3337的静态电流相关的库仑,这些电流有效地与BATT OUT的输出负载并联。当将AVCC连接到BATT IN时,LTC3337的静态电流表示从电池输出的库仑存在误差。然而,现在可以更

准确地计算仅与输出负载相关的库仑,这可能有利于输出功率计量应用。BATT-MON 4 Click还具有一个标有BATT OK的绿色LED指示灯,用作电池状态指示器,另外还可以使用堆叠的两个超级电容器C4和C3,一个集成的±10mA超级电容器平衡器可用于在BATT OUT端子平衡两个超级电容器的堆叠。默认情况下,此选项关闭,电容器C4和C3未填充,电阻R5已填充。要激活此功能,请移除R5电阻并填充C4和C3电容器(此板上使用的电容器示例为SCCR20B335PRB)。此Click board™可以选择3.3V或5V逻辑电压级别,通过VIO SEL跳线选择。这样,3.3V和5V的MCU都可以正确使用通信线。然而,此Click board™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。

BATT-MON 4 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32F410RB 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 STM32C031C6 MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

32768

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

锂聚合物电池是需要可靠且持久电源供应的设备的理想解决方案,同时强调移动性。它与 mikromedia 板的兼容性确保了无需额外修改即可轻松集成。电池输出电压为 3.7V,符合许多电子设备的标准要求。此外,电池容量为 2000mAh,可以储存大量能量,提供长时间的持续电力。这一特点减少了频繁充电或更换的需求。总体而言,锂聚合物电池是一种可靠且自主的电源,非常适合需要稳定和持久能源解决方案的设备。在我们的产品中,您可以找到更多种类的锂聚合物电池。

BATT-MON 4 Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Battery Status
PC0
AN
NC
NC
RST
NC
NC
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
Interrupt
PC14
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PB8
SCL
I2C Data
PB9
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

BATT-MON 4 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 STM32F410RB 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

通过调试模式的应用程序输出

1. 一旦代码示例加载完成,按下 "DEBUG" 按钮将启动构建过程,并将其编程到创建的设置上,然后进入调试模式。

2. 编程完成后,IDE 中将出现一个带有各种操作按钮的标题。点击绿色的 "PLAY" 按钮开始读取通过 Click board™ 获得的结果。获得的结果将在 "Application Output" 标签中显示。

DEBUG_Application_Output

软件支持

库描述

该库包含 BATT-MON 4 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • battmon4_get_die_temperature - 此功能读取芯片 DIE 温度(摄氏度)。

  • battmon4_get_batt_in_voltage - 此功能读取 Ipeak 打开和关闭时 BATT IN 的电压。

  • battmon4_get_batt_out_voltage - 此功能读取 Ipeak 打开和关闭时 BATT OUT 的电压。

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 BATTMON4 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of BATT-MON 4 click board by reading
 * the battery voltage and the chip internal temperature.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and logger.
 *
 * ## Application Task
 * Reads the chip DIE temperature and voltage from BATT IN and BATT OUT and displays
 * the results on the USB UART approximately once per second.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "battmon4.h"

static battmon4_t battmon4;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    battmon4_cfg_t battmon4_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.
    battmon4_cfg_setup( &battmon4_cfg );
    BATTMON4_MAP_MIKROBUS( battmon4_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == battmon4_init( &battmon4, &battmon4_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    float die_temperature, batt_in_v_ipeak_on, batt_in_v_ipeak_off, batt_out_v_ipeak_on, batt_out_v_ipeak_off;

    if ( BATTMON4_OK == battmon4_get_die_temperature ( &battmon4, &die_temperature ) )
    {
        log_printf ( &logger, " Die Temperature: %.2f C \r\n\n", die_temperature );
    }
    
    if ( BATTMON4_OK == battmon4_get_batt_in_voltage ( &battmon4, &batt_in_v_ipeak_on, &batt_in_v_ipeak_off ) )
    {
        log_printf ( &logger, " BATT IN \r\n Ipeak ON: %.1f mV \r\n Ipeak OFF: %.1f mV \r\n\n", 
                     batt_in_v_ipeak_on, batt_in_v_ipeak_off );
    }
    
    if ( BATTMON4_OK == battmon4_get_batt_out_voltage ( &battmon4, &batt_out_v_ipeak_on, &batt_out_v_ipeak_off ) )
    {
        log_printf ( &logger, " BATT OUT \r\n Ipeak ON: %.1f mV \r\n Ipeak OFF: %.1f mV \r\n\n", 
                     batt_out_v_ipeak_on, batt_out_v_ipeak_off );
    }
    
    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
/*!
 * @file main.c
 * @brief BATTMON4 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of BATT-MON 4 click board by reading
 * the battery voltage and the chip internal temperature.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and logger.
 *
 * ## Application Task
 * Reads the chip DIE temperature and voltage from BATT IN and BATT OUT and displays
 * the results on the USB UART approximately once per second.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "battmon4.h"

static battmon4_t battmon4;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    battmon4_cfg_t battmon4_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.
    battmon4_cfg_setup( &battmon4_cfg );
    BATTMON4_MAP_MIKROBUS( battmon4_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == battmon4_init( &battmon4, &battmon4_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    float die_temperature, batt_in_v_ipeak_on, batt_in_v_ipeak_off, batt_out_v_ipeak_on, batt_out_v_ipeak_off;

    if ( BATTMON4_OK == battmon4_get_die_temperature ( &battmon4, &die_temperature ) )
    {
        log_printf ( &logger, " Die Temperature: %.2f C \r\n\n", die_temperature );
    }
    
    if ( BATTMON4_OK == battmon4_get_batt_in_voltage ( &battmon4, &batt_in_v_ipeak_on, &batt_in_v_ipeak_off ) )
    {
        log_printf ( &logger, " BATT IN \r\n Ipeak ON: %.1f mV \r\n Ipeak OFF: %.1f mV \r\n\n", 
                     batt_in_v_ipeak_on, batt_in_v_ipeak_off );
    }
    
    if ( BATTMON4_OK == battmon4_get_batt_out_voltage ( &battmon4, &batt_out_v_ipeak_on, &batt_out_v_ipeak_off ) )
    {
        log_printf ( &logger, " BATT OUT \r\n Ipeak ON: %.1f mV \r\n Ipeak OFF: %.1f mV \r\n\n", 
                     batt_out_v_ipeak_on, batt_out_v_ipeak_off );
    }
    
    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

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