优化电池寿命和性能,以确保在物联网应用和其他便携式电子设备中实现更长的运行时间
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硬件概览
它是如何工作的?
PMIC Click 基于 Nordic Semiconductor 的 nPM1300,这是一款专为可充电应用设计的先进电源管理集成电路 (PMIC)。nPM1300 集成了多种电源和系统管理功能,提供了一个紧凑且高效的解决方案,用于管理设备中的电源。它支持锂离子(Li-ion)、锂聚合物(Li-poly)和磷酸铁锂(LiFePO4)电池的充电,使用灵活的电源调节系统。nPM1300 封装在节省空间的 QFN32 封装中,具有高效率,并可通过 I2C 接口进行全面配置,使其成为可穿戴设备、外围设备、资产跟踪、互动娱乐、物联网应用等的理想选择。nPM1300 具有集成的 800mA 线性电池充电器,通过遵循 JEITA 标准,确保安全高效的充电。该标准根据温度调整充电过程,以保护电池并延长其使用寿命。电池可以连接到板右上角的连接器,该连接器支持集成 NTC 热敏电阻以实现精确的电池温度监控。如果使用的电池包已经包含 NTC,BATTERY 连接器上的 NTC 端子可以保持未连接。对于使用没有 NTC 热敏电阻的电池的情况,板提供了使用板上电阻器绕过此需求的选项。默认情况下,集成了一个 10K 电阻,或者您可以通过空的电阻焊盘(R7 0603)自定义值以满足特定需求。此功能可以通过板上的 NTC Bypass 跳线进行选择。除了电池充电器外,nPM1300 还集成了两个 200mA 降压稳压器和两个 100mA 负载开关或 50mA 低压差稳压器 (LDO)。这些负载开关提供了灵活的电源分配管理,可以通过 I2C 寄存器或 GPIO 引脚进行控制,使电源配置可以
根据应用的需求进行定制。一个显著的功能是可以通过 LSIN2 跳线选择第二个负载开关的输入源,允许您在两个降压稳压器的输出电压(VOUT1 或 VOUT2)之间进行选择。稳压输出 VOUT1 和 VOUT2 当前配置为输出 1.8V 和 3.3V。这些配置通过特定的电阻设置实现 - R8 控制 VOUT1,R9 控制 VOUT2,其中 VOUT1 可以在 0V 到 2.7V 范围内调节,而 VOUT2 可以根据选择的电阻值在 0V 到 3.3V 之间调节。非稳压输出 VBUSOUT 直接连接到 VBUS 输入,提供一个非稳压电源源,可用于其他系统需求,而 VSYS 则是从系统总电源派生的另一个非稳压输出。nPM1300 PMIC 的主要电源由 VBUS 连接提供,这是一个专用的 USB Type-C 输入。除了 VBUS,辅助电源是 VBAT,它也作为电池充电器的输出,确保连接的电池在充电的同时维持系统的稳定电源。此外,nPM1300 还通过看门狗提高系统可靠性,在系统无响应时重置系统,启动失败恢复以维护系统完整性,以及智能断电警告以防止数据丢失或故障。PMIC Click 使用标准的 2 线 I2C 接口与主机 MCU 通信,在标准模式下支持高达 400kHz 的时钟频率。除了接口引脚外,板上还具有一个中断 (INT) 引脚,为主机系统提供实时警报以便立即采取行动。为了管理电源状态,PMIC Click 包含一个 SHPHLD 按钮,用于退出 Ship 和 Hibernation 模式 - 这是两个可用的最低静态电流状态。这些模式会将电池与系统断开连接,降低静态电流以延长电池寿命。特别是 Hibernation 模式,可以
在正常操作中使用,因为设备可以在预设的超时后自动唤醒,从而最大化电池效率。SHPHLD 按钮还允许用户重置或电源循环 nPM1300。此外,板还配备了一个 GPIO0 按钮,用于直接管理 nPM1300 的 GPIO0 引脚。三个 LED 指示灯提供视觉反馈:一个红色 ERR LED 表示操作期间的错误,一个绿色 CHG LED 表示充电状态,黄色 HOST LED 显示主机活动。这些 LED 提供了清晰且立即的视觉提示,使监控板状态和排除故障变得更加容易。两个接头,J1 和 J2,提供对电源和控制功能的便捷访问。J1 接头允许访问 PMIC 的电压输出 VOUT1 和 VOUT2,以及通过 VBUS 引脚的 USB VBUS 电压和 nPM1300 的 VBUSOUT,允许直接从主 IC 为外部设备供电。J2 接头具有多种用途,主要用于连接到 PMIC GPIO 引脚,这些引脚位于右列。默认情况下,这些 GPIO 配置为输入,具有弱下拉功能,可用于自定义工作流程、标准 GPIO 功能,或用作板上降压稳压器和负载开关的控制引脚。此外,J2 接头支持外部 LED 的连接,并包括前述的 VSYS 引脚,这是一个系统电压输出。此 Click board™ 可以通过 VDDIO SEL 跳线选择使用 3.3V 或由 VOUT2 稳压 PMIC 输出提供的 3.3V。这样,3.3V 和 5V 兼容的 MCU 都可以正确使用通信线路。此外,这款 Click board™ 配备了包含易用功能的库和示例代码,可作为进一步开发的参考。
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。
微控制器概述
MCU卡片 / MCU

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™。
Li-Polymer电池是需要可靠且持久电源供应的设备的理想解决方案,同时强调了便携性。其与mikromedia板的兼容性确保了易于集成,无需额外修改。电池的电压输出为3.7V,符合许多电子设备的标准要求。此外,凭借2000mAh的容量,该电池可以储存大量能量,提供长时间的持续电力,减少了频繁充电或更换的需求。总体而言,Li-Polymer电池是一种可靠且自主的电源,非常适合需要稳定且持久能源解决方案的设备。

这是一款两端均为USB Type C公头的USB 3.1线缆。该线缆附带一个USB Type C母头到USB Type A公头的适配器,使其也兼容USB 2.0和USB 3.0主机接口。线缆长度为1.5米,并兼容任何USB Type C开发工具。

使用的MCU引脚
mikroBUS™映射器
“仔细看看!”
Click board™ 原理图

一步一步来
项目组装
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 PMIC Click 驱动程序的 API。
关键功能:
pmic_get_vbat
- 此函数以毫伏为单位读取VBAT测量结果。pmic_get_vbus
- 此函数以毫伏为单位读取VBUS测量结果。pmic_get_vsys
- 此函数以毫伏为单位读取VSYS测量结果。
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 PMIC Click example
*
* # Description
* This example demonstrates the use of PMIC click board by enabling battery charging and
* displaying the charging status.
*
* The demo application is composed of two sections :
*
* ## Application Init
* Initializes the driver and performs the click default configuration which enables charging.
*
* ## Application Task
* Reads and displays the VBAT, VBUS, and VSYS voltage and the battery charging status on the USB UART
* approximately once per second.
*
* @note
* A charged battery or a USB at VBUS must be connected to communicate with the click board.
*
* @author Stefan Filipovic
*
*/
#include "board.h"
#include "log.h"
#include "pmic.h"
static pmic_t pmic;
static log_t logger;
/**
* @brief PMIC display charger status function.
* @details This function reads and parses the battery charger status register.
* @param[in] ctx : Click context object.
* See #pmic_t object definition for detailed explanation.
* @return None.
* @note None.
*/
void pmic_display_charger_status ( pmic_t *ctx );
void application_init ( void )
{
log_cfg_t log_cfg; /**< Logger config object. */
pmic_cfg_t pmic_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.
pmic_cfg_setup( &pmic_cfg );
PMIC_MAP_MIKROBUS( pmic_cfg, MIKROBUS_1 );
if ( I2C_MASTER_ERROR == pmic_init( &pmic, &pmic_cfg ) )
{
log_error( &logger, " Communication init." );
for ( ; ; );
}
if ( PMIC_ERROR == pmic_default_cfg ( &pmic ) )
{
log_error( &logger, " Default configuration." );
for ( ; ; );
}
log_info( &logger, " Application Task " );
}
void application_task ( void )
{
uint16_t vbat = 0, vbus = 0, vsys = 0;
if ( PMIC_OK == pmic_get_vbat ( &pmic, &vbat ) )
{
log_printf( &logger, " VBAT : %u mV\r\n", vbat );
}
if ( PMIC_OK == pmic_get_vbus ( &pmic, &vbus ) )
{
log_printf( &logger, " VBUS : %u mV\r\n", vbus );
}
if ( PMIC_OK == pmic_get_vsys ( &pmic, &vsys ) )
{
log_printf( &logger, " VSYS : %u mV\r\n\n", vsys );
}
pmic_display_charger_status ( &pmic );
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;
}
void pmic_display_charger_status ( pmic_t *ctx )
{
uint8_t charge_status = 0;
if ( PMIC_OK == pmic_reg_read_byte ( &pmic, PMIC_REG_BCHARGER_BCHGCHARGESTATUS, &charge_status ) )
{
log_printf( &logger, " --- Battery Charge status ---\r\n" );
if ( charge_status & PMIC_CHARGE_STATUS_BATTERYDETECTED )
{
log_printf( &logger, " Battery is connected\r\n" );
}
if ( charge_status & PMIC_CHARGE_STATUS_COMPLETED )
{
log_printf( &logger, " Charging completed (Battery Full)\r\n" );
}
if ( charge_status & PMIC_CHARGE_STATUS_TRICKLECHARGE )
{
log_printf( &logger, " Trickle charge\r\n" );
}
if ( charge_status & PMIC_CHARGE_STATUS_CONSTANTCURRENT )
{
log_printf( &logger, " Constant Current charging\r\n" );
}
if ( charge_status & PMIC_CHARGE_STATUS_CONSTANTVOLTAGE )
{
log_printf( &logger, " Constant Voltage charging\r\n" );
}
if ( charge_status & PMIC_CHARGE_STATUS_RECHARGE )
{
log_printf( &logger, " Battery re-charge is needed\r\n" );
}
if ( charge_status & PMIC_CHARGE_STATUS_DIETEMPHIGHCHGPAUSED )
{
log_printf( &logger, " Charging stopped due Die Temp high.\r\n" );
}
if ( charge_status & PMIC_CHARGE_STATUS_SUPPLEMENTACTIVE )
{
log_printf( &logger, " Supplement Mode Active\r\n" );
}
log_printf( &logger, " -----------------------------\r\n" );
}
}
// ------------------------------------------------------------------------ END