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使用 TPS2120 和 STM32G071RB 创建更智能的电源切换方式

更智能的切换,保持供电:使用我们的多路复用器重新定义可靠性

Power MUX 2 Click with Nucleo 64 with STM32G071RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

Power MUX 2 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G071RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G071RB

体验未来不间断电源的未来,我们的多路复用器可以无缝执行每个转换,保持您的系统平稳运行,消除停机时间。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Power MUX 2 Click基于来自德州仪器的TPS2120,这是一款高度可配置的电源复用器,具有自动切换功能。该双输入单输出电源复用器在主要供应电压为12V时优先,当主要供应电压下降时,会迅速切换到辅助供应电压为5V。优先级电压监控器用于选择输入源。在切换过程中,电压降被控制以阻止逆向电流发生,并通过最小的持续电容为负载提供不间断电源。如果其中一个输入电源供应失败,则系统必须自动切换到备用电源,而不会中断正常操作。当IN1上的12V供应电压下降到7.6V以下时,设备会自

动切换到IN2上的5V辅助供应电压。当12V供应电压恢复时,它将再次成为输出供应电压。此外,输出的电压降应最小化,为输出提供不间断的冗余电源。Power MUX 2 Click通过3-Wire SPI串行接口使用来自德州仪器的TPL0501与MCU通信,TPL0501是一款256级数字电位器。通过这种方式,TPL0501充当电流限制器,调整TPS2120的输出电流,而不是使用外部电阻。电流限制可以在启动和切换过程中使用,以保护免受过电流事件的影响,并在正常操作期间保护设备。作为附加功能,此Click板™

还配有两个红色LED指示灯,标记为IN1和IN2,可向用户直观地指示两个电源供应之一,IN1或IN2,更准确地说是位于Click板的输出连接器上,标记为OUT。此Click板™可以通过VCC SEL跳线选择在3.3V或5V逻辑电压水平下操作。这样,即使是具有3.3V和5V能力的MCU也可以正确使用SPI通信线路。此外,此Click板™配有一个包含易于使用函数和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

Power MUX 2 Click hardware overview 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

NC
NC
AN
NC
NC
RST
SPI Chip Select
PB12
CS
SPI Clock
PB3
SCK
NC
NC
MISO
SPI Data IN
PB5
MOSI
Power Supply
3.3V
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

Power MUX 2 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 Power MUX 2 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • powermux2_generic_write - 电源MUX 2 数据写入函数

  • powermux2_set_resistance - 电源MUX 2 设置电阻函数

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 main.c
 * @brief PowerMux2 Click example
 *
 * # Description
 * This library contains API for the Power MUX 2 Click driver. 
 * The Power MUX 2 operates in automatic switchover mode with a priority prioritizing supply 1 
 * when present and quickly switches to supply 2 when supply 1 drops below approximately 6V.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * The application init consist of initialization of SPI driver and logger.
 *
 * ## Application Task
 * This is an example that demonstrates the use of the Power MUX 2 Click board™. 
 * In this example, we set the resistance of the 100kΩ 
 * for the output current limit of approximately 1.23A 
 * and lower the resistance to 50kΩ, which fits the current limit of 2.25 A. 
 * Results are sent to the Usart Terminal where you can track their changes.
 *
 * @author Nenad Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "powermux2.h"

static powermux2_t powermux2;
static log_t logger;

void application_init ( void ) {
    log_cfg_t log_cfg;              /**< Logger config object. */
    powermux2_cfg_t powermux2_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.

    powermux2_cfg_setup( &powermux2_cfg );
    POWERMUX2_MAP_MIKROBUS( powermux2_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag  = powermux2_init( &powermux2, &powermux2_cfg );
    if ( init_flag == SPI_MASTER_ERROR ) {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }

    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) {
    log_printf( &logger, "--------------------------\r\n" );
    log_printf( &logger, " Resistance    ~ 100 kOhm \r\n" );
    log_printf( &logger, " Current Limit ~   1.23 A \r\n" );
    powermux2_set_resistance( &powermux2, 100 );
    Delay_ms( 5000 );
    
    log_printf( &logger, "--------------------------\r\n" );
    log_printf( &logger, " Resistance    ~  50 kOhm \r\n" );
    log_printf( &logger, " Current Limit ~   2.25 A \r\n" );
    powermux2_set_resistance( &powermux2, 50 );
    Delay_ms( 5000 );
}

void main ( void ) {
    application_init( );

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

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

额外支持

资源

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