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使用MAX20010C和STM32F446RE对所应用的直流输入进行降压转换

流畅的电能转换

Buck 23 Click with Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

Buck 23 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F446RE

从手持设备到可再生能源装置,这款降压转换器以其无缝的电压转换能力赋能现代工程,推动各个行业的进步。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Buck 23 Click 基于 MAX20010C,这是一款来自 Analog Devices 的高效率同步降压转换器,提供界面可配置的输出电压范围从 0.5V 到 1.58V。MAX20010C 提供 1V 的出厂预设输出电压,并支持具有可编程转换速率的动态电压调节。其他特性包括可编程软启动、过流和过温保护。宽输入/输出电压范围、±2% 输出电压精度以及提供高达 6A 负载电流的能力,使该 Click board™ 成为板载负载点和后调节应用的理想解决方案。MAX20010C 具有同步输入,标记为 SYN,并路由到 mikroBUS™ 插座的 PWM 引脚,将转换器置

于跳跃模式或强制 PWM 模式。在 PWM 模式下,转换器以恒定频率和可变导通时间进行切换。在跳跃模式下,转换器的开关频率依赖于负载,直到输出负载达到某个阈值。该 Click board™ 使用标准 I2C 2 线接口与 MCU 通信,以读取数据和配置设置。此外,MAX20010C 允许通过标记为 ADDR SEL 的 SMD 跳线选择其 I2C 从地址。它还具有电源良好功能和设备启用功能。电源良好功能路由到标记为 PGOOD 的红色 LED 和 mikroBUS™ 插座的 PG 引脚,指示输出达到调节,而 EN 引脚用于电源开/关以优化功耗

(转换器操作许可)。此 Click board™ 可以在 3.3V 或 5V 逻辑电压水平下运行,通过 VCC SEL 跳线选择。这样,3.3V 和 5V 的 MCU 都可以正确使用通信线路。此外,还可以通过标记为 VDD SEL 的跳线选择 MAX20010C 的电源,从 3V 到 5.5V 范围内的外部电源端子或 mikroBUS™ 电源轨为 MAX20010C 供电。然而,该 Click board™ 配备了包含易于使用的函数和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

Buck 23 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
Enable
PC12
RST
NC
NC
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Synchronization
PC8
PWM
Power Good Indicator
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

Buck 23 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

该库包含 Buck 23 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • buck23_set_vstep - 此功能将电压输出步长设置为 10mV 或 12.5mV

  • buck23_set_vout - 此功能设置电压输出

  • buck23_get_pg_pin - 此功能返回 PG(电源良好)引脚的逻辑状态

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 Buck 23 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of Buck 23 click by changing the output voltage.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and performs the device default configuration.
 *
 * ## Application Task
 * Changes the output voltage once per second and displays on the USB UART the currently set
 * voltage output value as well as its range and resolution. It also checks and displays the status
 * register content and the power good pin indication.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "buck23.h"

static buck23_t buck23;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    buck23_cfg_t buck23_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.
    buck23_cfg_setup( &buck23_cfg );
    BUCK23_MAP_MIKROBUS( buck23_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == buck23_init( &buck23, &buck23_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( BUCK23_ERROR == buck23_default_cfg ( &buck23 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    uint16_t vout_mv;
    uint8_t status;
    if ( BUCK23_OK == buck23_set_vstep ( &buck23, BUCK23_VSTEP_10 ) )
    {
        log_printf ( &logger, " ------------------------------------\r\n" );
        log_printf ( &logger, " VOUT resolution: 10mV\r\n VOUT range: 500mV to 1270mV\r\n" );
        log_printf ( &logger, " ------------------------------------" );
    }
    for ( vout_mv = BUCK23_VOUT_MIN_VSTEP_10; vout_mv <= BUCK23_VOUT_MAX_VSTEP_10; vout_mv += 50 )
    {
        if ( BUCK23_OK == buck23_read_register ( &buck23, BUCK23_REG_STATUS, &status ) )
        {
            log_printf ( &logger, "\r\n STATUS: 0x%.2X\r\n", ( uint16_t ) status );
        }
        if ( BUCK23_OK == buck23_set_vout ( &buck23, vout_mv ) )
        {
            log_printf ( &logger, " VOUT: %u mV\r\n", vout_mv );
        }
        if ( !buck23_get_pg_pin ( &buck23 ) )
        {
            log_printf ( &logger, " ERROR: No power good\r\n" );
            log_printf ( &logger, " Restarting device\r\n" );
            buck23_restart_device ( &buck23 );
            vout_mv -= 50;
        }
        Delay_ms ( 1000 );
    }
    if ( BUCK23_OK == buck23_set_vstep ( &buck23, BUCK23_VSTEP_12_5 ) )
    {
        log_printf ( &logger, " ------------------------------------\r\n" );
        log_printf ( &logger, " VOUT resolution: 12.5mV\r\n VOUT range: 625mV to 1587.5mV\r\n" );
        log_printf ( &logger, " ------------------------------------" );
    }
    for ( vout_mv = BUCK23_VOUT_MIN_VSTEP_12_5; vout_mv <= BUCK23_VOUT_MAX_VSTEP_12_5; vout_mv += 50 )
    {
        if ( BUCK23_OK == buck23_read_register ( &buck23, BUCK23_REG_STATUS, &status ) )
        {
            log_printf ( &logger, "\r\n STATUS: 0x%.2X\r\n", ( uint16_t ) status );
        }
        if ( BUCK23_OK == buck23_set_vout ( &buck23, vout_mv ) )
        {
            log_printf ( &logger, " VOUT: %u mV\r\n", vout_mv );
        }
        if ( !buck23_get_pg_pin ( &buck23 ) )
        {
            log_printf ( &logger, " ERROR: No power good\r\n" );
            log_printf ( &logger, " Restarting device\r\n" );
            buck23_restart_device ( &buck23 );
            vout_mv -= 50;
        }
        Delay_ms ( 1000 );
    }
}

void main ( void ) 
{
    application_init( );

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

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

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资源

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