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30 分钟

使用 MAX17222 和 STM32F446RE 提升电压,实现卓越能量。

为成功助力。

Nano Power Click with Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

Nano Power Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F446RE

创建一个具有极高效率和低输入电压的升压(升压)DC-DC转换器,旨在低功耗物联网市场、电池供电传感器和其他设备。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Nano Power Click 基于 Analog Devices 的 MAX17222,这是一款带有 True Shutdown™ 技术的纳米功率同步升压转换器。该设备可在多种模式下运行,允许最佳利用可用电力。设备将根据连接的负载自动切换到不同的工作模式,为给定情况提供最佳条件。MAX17222 采用脉冲频率调制控制 (PFM) 拓扑,在广泛的输出电流范围内实现高效率。PFM 控制允许连续和非连续(CCM 和 DCM)开关模式。如上所述,MAX17222 的运行随连接的负载而变化。当负载非常轻时,设备在超低功率模式 (ULPM) 下运行,并以非连续模式 (DCM) 进行开关。ULPM 通常在输出端连接的设备处于待机或关机模式,消耗低电流时使用。随着电流需求的增加,MAX17222 设备会切换到低功率模式和高功率模式 (LPM 和 HPM)。这些模式比 ULPM 

模式产生更干净的输出和更少的纹波。当在 HPM 中工作时,使用连续开关模式 (CCM)(没有脉冲被跳过),提供低噪声、无纹波的输出电压,适合各种传感器测量、A/D 转换、无线通信和其他对噪声和纹波敏感的应用。MAX17222 的 EN 引脚用于启用此设备。当此引脚出现从低到高逻辑状态的转换(上升沿)时,它将激活 IC,并在输出端出现稳定的 5V(提供正确的输入电压)。该引脚连接到 mikroBUS™ CS 引脚,标记为 EN。由于 MAX17222 IC 的内部 ETP 部分,即使输入电压降至 0.4V,设备仍将保持启用状态。一旦转换开始,将 EN 引脚保持在高逻辑状态会导致略微增加的功耗。电源 LED 指示灯连接到 mikroBUS™ 的 5V 导轨,不会影响连接的外部电源的功耗。数据表中的功耗计算保持不变,不受此 Click 板™ 的任何外部组件影响。

电源 LED 指示 mikroBUS™ 电压的存在,表示 EN 引脚可以通过主 MCU 控制。外部电源可以连接到 VIN 和 GND 之间的输入端子,范围为 0.95V 至 5.5V。但是,为了纳米功率 Click 的最佳运行,输入电压应低于输出电压。纳米功率 Click 允许在电流限制保护激活前的最大峰值电流为 500mA。输出电压通过连接在 IC 的 SEL 引脚和 GND 之间的单个电阻固定为 5V。此电阻为 0 Ω,基本上是一个 SMD 跳线。使用其他值(列在 MAX17222 IC 的数据表中)可以将输出电压更改为不同于 5V 的值。请查阅数据表,以正确选择给定输出电压的电阻。纳米功率 Click 的控制极其简单,简化为控制单个引脚。然而,提供的库提供了简化和加快应用程序开发的功能。包含的示例应用程序演示了它们的使用。此应用程序可用作自定义项目的参考。

Nano Power 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
NC
NC
RST
Chip Enable
PB12
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
NC
NC
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
NC
NC
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

Nano Power 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

此库包含用于 Nano Power Click 驱动的 API。

关键功能:

  • nanopw_enable_device - 该功能用于启用和禁用设备

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 Nano Power Click example
 * 
 * # Description
 * This aplication performs control of the device's voltage.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes GPIO driver.
 * 
 * ## Application Task  
 * Turns device on for 5 seconds and than turns device off for 10 seconds,
 * then the output voltage starts to fall.
 * When input voltage rises from 0.8V to 5.5V,
 * the output voltage rises from 5.1V to 5.25V.
 * When input voltage is less than 0.8V, the output voltage is less than 5V.
 * 
 * 
 * \author Petar Suknjaja
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "nanopower.h"

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

static nanopower_t nanopower;
static log_t logger;

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    nanopower_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.

    nanopower_cfg_setup( &cfg );
    NANOPOWER_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    nanopower_init( &nanopower, &cfg );
}

void application_task ( void )
{
    log_printf(&logger,"Device enabled\r\n");
    nanopw_enable_device( &nanopower, NANOPW_ENABLE_DEVICE );
    Delay_ms( 5000 );
    log_printf(&logger,"Device disabled\r\n");
    nanopw_enable_device( &nanopower, NANOPW_DISABLE_DEVICE );
    Delay_ms( 10000 );
}

void main ( void )
{
    application_init( );

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


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

额外支持

资源

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