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使用TPS2115A和STM32G071RB保持电源连续性并确保最佳性能

持续供电,无忧无虑:与我们一起体验无缝切换

Power MUX Click with Nucleo 64 with STM32G071RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

Power MUX Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G071RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G071RB

我们的电源复用器旨在彻底改变您的系统管理电源的方式,能够在面对意外故障时无缝切换双电源,实现不间断运行。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Power MUX Click基于来自德州仪器的TPS2115A,这是一款自动切换电源复用器,可在两个电源之间进行转换,每个电源的工作电压为2.8V至5.5V。此Click板™有两个电源开关输入:主要和次要。只有当IN1供应高于UVLO(欠压锁定)阈值时,才能启用IN1开关,至少一个供应超过内部VDD UVLO,而当IN2供应高于UVLO阈值时,将启用IN2开关,并且至少一个供应超过内部VDD UVLO。在自动切换模式下,引脚D0等于逻辑1,而D1引脚等于逻辑0,这意味着该电路将连接IN1到OUT,直到IN1的电压降到用户指定的值以下。一旦IN1上的电压降到此值以下,TPS2115A将选择两个供应中较高的一个。这通常意味着TPS2115A将切换

到IN2。在手动切换模式下,引脚D0等于逻辑0,多路复用器根据D1逻辑信号在两个电源之间进行选择。如果D1为逻辑1,则OUT连接到IN1;否则,OUT连接到IN2。D1终端的逻辑阈值与TTL和CMOS逻辑兼容。还有一个中断引脚STAT,如果IN2开关打开,则处于高阻态,而如果IN1开关打开或OUT处于高阻态,则STAT变为低电平。如果所选的电源未超过IN1/IN2 UVLO或两个电源均未超过内部VDD UVLO,则欠压锁定电路会导致输出OUT进入高阻态。切换电路确保两个电源开关永远不会同时导通。比较器监视每个功率MOSFET的栅源电压,并且只有当另一个MOSFET的栅源电压低于启动阈值电压时,才允许MOSFET打开。当TPS2115A从

较高电压供应切换到较低电压供应时,电流可以从负载电容器流回到较低电压供应。为了最小化这种反向导通,一旦输出电压降到距离供应电压100mV以内,TPS2115A才会连接供应电源到输出。一旦将供应连接到输出,无论输出电压如何,它都将保持连接。这确保了IC和Click板™本身的可靠运行。Power MUX Click除了用于LED指示灯和中断的上拉电阻的3.3V之外,不使用mikroBUS™电源轨的电源。有关TPS2115A的更多信息,请参阅附带的数据表。此外,此Click板™配备了一个包含易于使用的功能和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

Power MUX 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
Control Signal 0
PC12
RST
NC
NC
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Control Signal 1
PC8
PWM
Power Switch Status
PC14
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Power MUX 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 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • powermux_int_pin_read - 电源复用器引脚读取函数

  • powermux_set_mode - 电源复用器模式设置函数

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 Power MUX Click Example.
 *
 * # Description
 * This Click features power multiplexer that enables transition between two power supplies, 
 * each operating at 2.8V to 5.5V and delivering up to 2A current depending on the package.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Enables GPIO and starts write log.
 *
 * ## Application Task
 * Changes power inputs every 3 seconds and displays the currently set mode on the USB UART.
 *
 * @author Mikroe Team
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "powermux.h"

static powermux_t powermux;   /**< Power MUX Click driver object. */
static log_t logger;    /**< Logger object. */

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;
    powermux_cfg_t powermux_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.
    powermux_cfg_setup( &powermux_cfg );
    POWERMUX_MAP_MIKROBUS( powermux_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( DIGITAL_OUT_UNSUPPORTED_PIN == powermux_init( &powermux, &powermux_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    powermux_default_cfg ( &powermux );
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    log_printf( &logger, " OUTPUT : IN1\r\n\n" );
    powermux_set_mode( &powermux, POWERMUX_INPUT_CHANNEL_1_ON );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    log_printf( &logger, " OUTPUT : IN2\r\n\n" );
    powermux_set_mode( &powermux, POWERMUX_INPUT_CHANNEL_2_ON );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    log_printf( &logger, " OUTPUT : OFF\r\n\n" );
    powermux_set_mode( &powermux, POWERMUX_INPUT_CHANNEL_OFF );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    log_printf( &logger, " OUTPUT : AUTO\r\n\n" );
    powermux_set_mode( &powermux, POWERMUX_INPUT_CHANNEL_AUTO );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    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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