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使用最新的基于PIC16F15313和STM32L073RZ的Qi RX解决方案简化充电过程

无线电力传输解决方案

Qi RX Click with Nucleo-64 with STM32L073RZ MCU

已发布 6月 26, 2024

点击板

Qi RX Click

开发板

Nucleo-64 with STM32L073RZ MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32L073RZ

选择Qi RX,获得更智能的无线供电解决方案,它改变了您充电的方式,以前所未有的准确性简化了您的能源供应。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Qi RX Click基于PIC16F15313,这是一款通用的8位MCU,可作为Microchip的ASICs无线充电解决方案的灵活、低成本替代方案。Qi RX Click允许用户快速为其项目添加无线充电功能,而无需处理复杂的特定协议或状态机。它采用了与Qi 1.1(5W)标准兼容的通用8位MCU。它可以与任何Qi 1.1兼容的无线充电发射器配合使用,并具有全功能的锂离子充电控制器。无线充电使用磁感应原理传输电能,类似于传统的交流变压器,其中接收线圈和发射线圈代表变压器的绕组。接收线圈的高频信号由四个肖特基二极管(D1-D4)实现的简单全桥整流器整流,其输出电压然后由PIC16F15313通过一个简单的分压器R4和R5进行监测。与基础发射器的通信采用振幅移键

调制(ASK)实现,推荐采用两个低功耗MOSFET(Q1和Q2)和两个电容器(C4和C5)来调制吸收的功率。整流后的电压也应用在MCP1755上,这是一款来自Microchip的低压差稳压器,为电池充电器和PIC16F15313提供5V电压,最高可达300mA。这个LDO与充电LED指示灯CHG相关联,它将指示充电进度,并在电池充电完成后关闭。电池充电功能由MCP73830提供,这是一款来自Microchip的单节锂离子/聚合物电池充电管理控制器。输入电流由PIC16F15313使用电阻R2和MCP6001进行测量,这是一款来自Microchip的单通用OpAmp,提供了6V的轨到轨输入和输出。该放大器的增益设置为10。测量输入电流是为了准确计算输入功率并使用功率损耗方法实现外部

物体检测(FOD)功能。 Qi RX Click使用MCP3221与MCU通信,这是一款来自Microchip的具有12位分辨率的逐次逼近A/D转换器。该器件提供一个单端输入,功耗非常低,最大转换电流低,待机电流为250μA和1μA。数据可以以最高100 kbit/s的速率在标准模式下传输,在快速模式下最高可达400 kbit/s。此外,使用400 kHz的时钟速率,在连续转换模式下MCP3221可以实现最大的样本速率为22.3 kSPS。 这个Click board™可以通过VCC SEL跳线选择3.3V或5V逻辑电压电平来操作。这样,既能够支持3.3V又能够支持5V的MCU可以正确使用通信线路。此外,该Click board™配备了一个包含易于使用的功能和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

Qi RX Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64搭载STM32L073RZ MCU提供了一个经济实惠且灵活的平台,供开发人员探索新的想法并原型化其设计。该板利用了STM32微控制器的多功能性,使用户能够为其项目选择性能和功耗之间的最佳平衡。它采用LQFP64封装的STM32微控制器,并包括一些必要的组件,例如用户LED,可以同时作为ARDUINO®信号使用,以及用户和复位按钮,以及用于精准定时操作的32.768kHz晶体振荡器。设计时考虑了扩展性和灵活性,Nucleo-64板具有ARDUINO® 

Uno V3扩展连接器和ST morpho扩展引脚标头,为全面项目集成提供了对STM32 I/O的完全访问权限。电源选项具有适应性,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。该板还配备了一个内置的ST-LINK调试器/编程器,具有USB重新枚举功能,简化了编程和调试过程。此外,该板还设计了外部SMPS,以实现有效的Vcore逻辑供电,支持USB设备全速或USB SNK/UFP全速,以及内置的加密功能,增强了项目的功耗效率和安全性。通过专用

连接器提供了额外的连接性,用于外部SMPS实验、ST-LINK的USB连接器和MIPI®调试连接器,扩展了硬件接口和实验的可能性。开发人员将通过STM32Cube MCU软件包中全面的免费软件库和示例得到广泛的支持。这与与各种集成开发环境(IDE)的兼容性相结合,包括IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM和STM32CubeIDE,确保了平稳高效的开发体验,使用户能够充分发挥Nucleo-64板在其项目中的功能。

Nucleo 64 with STM32L073RZ MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M0

MCU 内存 (KB)

192

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

20480

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
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!”

原理图

Qi RX Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Nucleo-64 front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo-64 with STM32L073RZ MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-64 front image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32F401RE MCU front image hardware assembly
EEPROM 13 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Nucleo-64 with STM32XXX MCU 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

通过调试模式的应用程序输出

1. 一旦代码示例加载完成,按下 "DEBUG" 按钮将启动构建过程,并将其编程到创建的设置上,然后进入调试模式。

2. 编程完成后,IDE 中将出现一个带有各种操作按钮的标题。点击绿色的 "PLAY" 按钮开始读取通过 Click board™ 获得的结果。获得的结果将在 "Application Output" 标签中显示。

DEBUG_Application_Output

软件支持

库描述

该库包含 Qi RX Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • qirx_read_data - 读取数据函数。

  • qirx_read_voltage - 读取电压函数。

开源

代码示例

这个示例可以在 NECTO Studio 中找到。欢迎下载代码,或者您也可以复制下面的代码。

/*!
 * @file main.c
 * @brief QiRX Click example
 *
 * # Description
 * This is an example that demonstrates the use of the Qi RX Click board.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initalizes I2C driver and makes an initial log.
 *
 * ## Application Task
 * This example shows the capabilities of the Qi RX click by measuring voltage of the connected
 * battery. In order to get correct calculations user should change "v_ref" value 
 * to his own power supply voltage.
 *
 * @author Stefan Ilic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "qirx.h"

static qirx_t qirx;
static log_t logger;
uint16_t voltage;
uint16_t v_ref = 5058;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    qirx_cfg_t qirx_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.
    qirx_cfg_setup( &qirx_cfg );
    QIRX_MAP_MIKROBUS( qirx_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == qirx_init( &qirx, &qirx_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    log_printf( &logger, "----------------------- \r\n" );
    log_printf( &logger, "      Qi RX click       \r\n" );
    log_printf( &logger, "----------------------- \r\n" );
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
    log_printf( &logger, "----------------------- \r\n" );
}

void application_task ( void ) 
{
    voltage = qirx_read_voltage( &qirx, v_ref );
    log_printf( &logger, " Battery voltage: %d mV \r\n", voltage );
    log_printf( &logger, "----------------------- \r\n" );
    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
/*!
 * @file main.c
 * @brief QiRX Click example
 *
 * # Description
 * This is an example that demonstrates the use of the Qi RX Click board.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initalizes I2C driver and makes an initial log.
 *
 * ## Application Task
 * This example shows the capabilities of the Qi RX click by measuring voltage of the connected
 * battery. In order to get correct calculations user should change "v_ref" value 
 * to his own power supply voltage.
 *
 * @author Stefan Ilic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "qirx.h"

static qirx_t qirx;
static log_t logger;
uint16_t voltage;
uint16_t v_ref = 5058;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    qirx_cfg_t qirx_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.
    qirx_cfg_setup( &qirx_cfg );
    QIRX_MAP_MIKROBUS( qirx_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == qirx_init( &qirx, &qirx_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    log_printf( &logger, "----------------------- \r\n" );
    log_printf( &logger, "      Qi RX click       \r\n" );
    log_printf( &logger, "----------------------- \r\n" );
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
    log_printf( &logger, "----------------------- \r\n" );
}

void application_task ( void ) 
{
    voltage = qirx_read_voltage( &qirx, v_ref );
    log_printf( &logger, " Battery voltage: %d mV \r\n", voltage );
    log_printf( &logger, "----------------------- \r\n" );
    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

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