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30 分钟

使用TMCS1107-Q1和STM32G071RB提供电流变化的实时洞察

电流传感专业版

Hall Current 13 Click with Nucleo 64 with STM32G071RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

Hall Current 13 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G071RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G071RB

您的智能和经济实惠的交流/直流感应解决方案之路。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Hall Current 13 Click 基于 TMCS1107-Q1,这是一款来自德州仪器的精确霍尔效应电流传感器,具有420V隔离工作电压、<3%的全量程误差,并提供单向和双向电流检测选项。输入电流通过内部1.8mΩ导体,生成由集成的霍尔效应传感器测量并由精密信号链放大的磁场。该设备具有80kHz的带宽,可用于交流和直流电流测量。它针对高精度和温度稳定性进行了优化,在工作温度范围内补偿了偏移和灵敏度。该 Click board™ 具有两种与 MCU 通信的方式。

TMCS1107-Q1 的模拟输出信号可以使用 MCP3221 转换为数字值,MCP3221 是来自 Microchip 的逐次逼近 A/D 转换器,具有12位分辨率,使用2线 I2C 兼容接口,或者可以直接发送到标记为 AN 的 mikroBUS™ 插座的模拟引脚。可以通过使用板载 SMD 开关 VOUT SEL 进行选择,将其设置为标记为 AN 和 ADC 的适当位置。MCP3221 提供单端输入,功耗低,最大转换电流低,分别为250μA和1μA的待机电流。在标准模式下数据传输速度可达

100kbit/s,在快速模式下可达400kbit/s。在时钟速率为400kHz的连续转换模式下,最大采样率为22.3kSPS。此外,这个 Click board™ 应与负载串联连接。两个板载接线端子用于测量电流,一个用于正电流输入,另一个用于负电流输入。这个 Click board™ 可以通过 VCC SEL 跳线选择3.3V或5V逻辑电压电平,从而使3.3V和5V的 MCU 都能正确使用通信线路。此外,这个 Click board™ 配备了一个包含易于使用功能的库和一个可作为进一步开发参考的示例代码。

Hall Current 13 Click hardware overview image
Hall Current 13 Click Current Warning image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32G071RB 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 STM32G071RB MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M0

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

36864

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

Analog Signal
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
NC
NC
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

Hall Current 13 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 STM32G071RB 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 Hall Current 13 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • hallcurrent13_read_current - 此功能基于 HALLCURRENT13_NUM_CONVERSIONS 的电压测量读取输入电流水平 [A]

  • hallcurrent13_read_voltage - 此功能读取原始 ADC 值并将其转换为比例电压水平

  • hallcurrent13_set_vref - 此功能设置 Hall Current 13 Click 驱动器的电压参考

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 Hall Current 13 Click Example.
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of Hall Current 13 Click board by reading and
 * displaying the input current measurements.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and logger. 
 *
 * ## Application Task
 * Reads the input current measurements and displays the results on the USB UART
 * approximately once per second.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "hallcurrent13.h"

static hallcurrent13_t hallcurrent13;   /**< Hall Current 13 Click driver object. */
static log_t logger;    /**< Logger object. */

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    hallcurrent13_cfg_t hallcurrent13_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.
    hallcurrent13_cfg_setup( &hallcurrent13_cfg );
    HALLCURRENT13_MAP_MIKROBUS( hallcurrent13_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag = hallcurrent13_init( &hallcurrent13, &hallcurrent13_cfg );
    if ( ( ADC_ERROR == init_flag ) || ( I2C_MASTER_ERROR == init_flag ) )
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    float current = 0;
    if ( HALLCURRENT13_OK == hallcurrent13_read_current ( &hallcurrent13, &current ) ) 
    {
        log_printf( &logger, " Current : %.3f[A]\r\n\n", current );
        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

资源

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