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快速利用 MAX17201 和 STM32L073RZ 恢复您的设备

重生、充电、重复:充电变得简单

Charger 8 Click with Nucleo-64 with STM32L073RZ MCU

已发布 6月 24, 2024

点击板

Charger 8 Click

开发板

Nucleo-64 with STM32L073RZ MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32L073RZ

不要让低电池电量毁了你的一天——在你的解决方案中添加一个充电器,保持强劲续航。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Charger 8 Click基于两个不同的IC:MAX8903B和MAX17201,均来自Analog Devices。MAX8903B是一个集成的单电池锂离子/锂聚合物电池充电器,用于USB和外部电源,标记为U1,提供此Click板™的大部分功能。其主要任务是为系统负载提供电力,并为连接在标记为BAT的标准2.5mm间距XS电池连接器上的单电池锂离子/锂聚合物电池充电。当USB输入用作主要电源时,MAX8903B将尝试通过利用连接的电池或VIN输入处的外部电源单元(PSU)来维持系统电流。另一方面,当系统需要较低电流时,它将尝试将所有未使用的电力重定向到电池充电部分。借助Smart Power Selector™技术,它将始终选择最有效地利用有限电源资源的最佳路径。MAX8903B IC设计时考虑了可靠性:该IC防止电池电量下降到临界水平,保护其免受过热(如果使用热敏电阻),提供深度耗尽电池的预充电,具有过压保护、充电状态监控等功能。Click

板™具有监控充电过程和电源分配的指示器。USB LED指示USB输入处有有效电压。MAX8903B的USB电源输入引脚连接到mikroBUS™ 5V电源轨而不是USB连接器。CHARGE LED指示充电进行状态,而FAULT LED指示充电过程中的错误。除了FAULT LED指示灯外,MAX8903B的FAULT引脚还连接到mikroBUS™ INT引脚,在充电失败时允许在主机MCU上生成中断。当充电计时器过期而充电器仍处于预充电模式(在电池深度放电时仅应用10%的充电电流)或电池保持在快速充电模式时,该引脚将被拉到低逻辑电平。DOK引脚连接到mikroBUS™ AN引脚,标记为DOK。该引脚上的低逻辑电平表示MAX8903B的DC电源输入引脚处有有效电源。如果有PSU连接到VIN端子,其电压应保持在有效范围内。如果超过内部电压阈值,将激活欠压/过压保护。MAX8903B的绝对最大电压额定值为20V。MAX8903B的USB Suspend

(USUS)引脚连接到mikroBUS™ PWM引脚,标记为US。它暂停连接到USB电源输入引脚的电源。在没有外部PSU连接的情况下,将此引脚设置为高逻辑电平将禁用电池充电器和SYS输出,允许USB SUSPEND模式。CEN引脚用于禁用充电电路。一个电阻将其拉到低逻辑电平,MAX8903B应内部控制该引脚以实现最佳性能。但是,如果不需要电池充电,可以强制将此引脚拉到高逻辑电平。它连接到mikroBUS™引脚CS,标记为EN。MAX17201提供电池监测功能,允许监控连接电池的性能。它采用专有的ModelGauge™ m5算法,允许非常准确地监控所有电池参数,包括预测老化时间、剩余周期等。它具有可编程的ALERT功能,通过ALTR1引脚信号,连接到mikroBUS™ RST引脚,标记为ALT。MAX17201 IC使用I2C接口与主机MCU通信。

Charger 8 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64搭载STM32L073RZ MCU提供了一个经济实惠且灵活的平台,供开发人员探索新的想法并原型化其设计。该板利用了STM32微控制器的多功能性,使用户能够为其项目选择性能和功耗之间的最佳平衡。它采用LQFP64封装的STM32微控制器,并包括一些必要的组件,例如用户LED,可以同时作为ARDUINO®信号使用,以及用户和复位按钮,以及用于精准定时操作的32.768kHz晶体振荡器。设计时考虑了扩展性和灵活性,Nucleo-64板具有ARDUINO® 

Uno V3扩展连接器和ST morpho扩展引脚标头,为全面项目集成提供了对STM32 I/O的完全访问权限。电源选项具有适应性,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。该板还配备了一个内置的ST-LINK调试器/编程器,具有USB重新枚举功能,简化了编程和调试过程。此外,该板还设计了外部SMPS,以实现有效的Vcore逻辑供电,支持USB设备全速或USB SNK/UFP全速,以及内置的加密功能,增强了项目的功耗效率和安全性。通过专用

连接器提供了额外的连接性,用于外部SMPS实验、ST-LINK的USB连接器和MIPI®调试连接器,扩展了硬件接口和实验的可能性。开发人员将通过STM32Cube MCU软件包中全面的免费软件库和示例得到广泛的支持。这与与各种集成开发环境(IDE)的兼容性相结合,包括IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM和STM32CubeIDE,确保了平稳高效的开发体验,使用户能够充分发挥Nucleo-64板在其项目中的功能。

Nucleo 64 with STM32L073RZ MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M0

MCU 内存 (KB)

192

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

20480

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

Li-Polymer电池是满足依赖于移动性的设备的理想解决方案,提供可靠且持久的电源供应。其与mikromedia板的兼容性确保了易于集成,无需额外修改。电池输出电压为3.7V,符合许多电子设备的标准要求。此外,具有2000mAh的容量,可以存储大量能量,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。总的来说,Li-Polymer电池是一种可靠且自主的电源,特别适合需要稳定和持久能源解决方案的设备。您可以在我们的产品中找到更多选择的Li-Polymer电池。

Charger 8 Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

External PSU OK
PC0
AN
Battery Gauge Alert
PC12
RST
Charger Enable
PB12
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
USB Suspend
PC8
PWM
Fault 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

Charger 8 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 STM32L073RZ 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Charger 8 Click驱动程序的 API。

关键功能:

  • charger8_get_temperature - 用于读取芯片温度的函数

  • charger8_get_capacity - 用于读取电池当前容量的函数

  • charger8_get_status - 用于读取状态寄存器的函数

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 Charger8 Click example
 * 
 * # Description
 * This application is used for charging devices and battery diagnostics
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initialization driver init, enable moduele and default configuration,
 * disable ALERT and USB suspand mode and sets max battery capacity
 * 
 * ## Application Task  
 * Reads battery diagnostics and this data logs to USBUART every 1500 ms.
 * 
 * *note:* 
 * The user can charge a battery internally over mikroBUS or externally by supplying the VIN connectors with 5V.
 * For more precise diagnosis and easier tracking of the charging battery status you can set its capacity 
 * - e.g. if you have a 2000mAh battery you can use the "charger8_setMaxBatteryCapacity()" function and pass the parameter for 2000mAh, 
 * by doing this you make the readings more precise.
 * In the example we used only some possibilities of the diagnostics like temperature of the chip during charging,
 * charging current, current battery voltage, current battery capacity and how much the battery is charged in percentage.
 * In case of changing the battery to a different one, it is neccessary to reset the device and set the battery's maximum capacity.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "charger8.h"

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

static charger8_t charger8;
static log_t logger;

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    charger8_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.

    charger8_cfg_setup( &cfg );
    CHARGER8_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    charger8_init( &charger8, &cfg );

    charger8_enable( &charger8, CHARGER8_CHARGER_ENABLE );
    charger8_default_cfg( &charger8 );
    charger8_reset( &charger8 );

    charger8_set_alert( &charger8, CHARGER8_ALERT_DISABLE );
    charger8_set_usb_suspend( &charger8, CHARGER8_USB_SUSPAND_MODE_DISABLE );
    charger8_set_max_battery_capacity( &charger8, 2000 );
    log_printf( &logger, " --- Charger - Start measurement --- \r\n" );
    
    Delay_ms( 1000 );
}

void application_task ( void )
{
    //  Task implementation.

    float temperature;
    float current;
    float voltage;
    uint8_t soc;
    uint16_t capacity;
    
    
    log_printf( &logger, " - Battery diagnostics - \r\n" );
    
    temperature = charger8_get_temperature( &charger8 );
    log_printf( &logger, " - Temperature : %f C\r\n", temperature );
    
    current = charger8_get_current( &charger8 );
    log_printf( &logger, " - Current : %f mA\r\n", current);
    
    voltage = charger8_get_voltage( &charger8 );
    log_printf( &logger, " - Voltage : %f mV\r\n", voltage);
    
    capacity = charger8_get_capacity( &charger8 );
    log_printf( &logger, " - Capacity : %d mAh\r\n", capacity );
    
    soc = charger8_get_soc( &charger8 );
    log_printf( &logger, " - SOC : %d %%\r\n", soc );
    
    log_printf( &logger, " -------------------------- \r\n" );
    Delay_ms( 1500 );
}

void main ( void )
{
    application_init( );

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


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

额外支持

资源

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