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10 分钟

使用TPS81256和STM32G071RB将连接电池的低电压提升至稳定的USB-C 5V输出

完整的DC/DC升压电源转换器,适用于电池供电的便携式应用

Battery Source Click with Nucleo 64 with STM32G071RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

Battery Source Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G071RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G071RB

将电压从较低的电池电平提升到标准的USB-Type C 5V,以便为各种便携式电子设备供电

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Battery Source Click 基于德州仪器的 TPS81256,这是一款高效升压转换器,采用 MicroSiP™ 封装。TPS81256 具有高频同步升压 DC/DC 转换器,专为电池供电的便携式应用而优化。它从连接的电池(输入范围为 2.5V 到 5.5V)提升电压,并通过 USB Type-C 连接器输出 5V/1A 电压。TPS81256 包括一个开关调节器、电感器和输入/输出电容器,工作频率为 4MHz 的受控开关频率。在轻负载电流下,它进入节能模式,确保整个负载范围内的高效性。PFM 模式

在轻负载操作期间将电源电流降至 43μA(典型值),延长电池寿命。此外,它在整个锂离子电池电压范围内支持超过 3W 的输出功率,并在关机模式下的输入电流低于 1µA(典型值),最大化电池寿命。它非常适合需要高效电源管理的低功耗应用。该板还具有通过 MAX40200 实现的输出使能功能,允许用户通过 mikroBUS™ 插座的 EN 引脚数字控制 USB-C 输出连接器上的电力传输,从而实现精确的电力流管理。此外,板上还有一个标有 ENABLE 的红色 LED

 指示灯,提供清晰的活动输出视觉指示,使用户可以轻松便捷地监控板的状态,并确保用户能够快速验证输出是否处于活动状态。此 Click board™ 可以在 3.3V 或 5V 逻辑电压水平下工作,通过 VCC SEL 跳线选择。因此,3.3V 和 5V 的 MCU 都可以正确使用通信线。此外,此 Click board™ 配备了包含易于使用的函数和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

Battery Source 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

Li-Polymer Battery 是为那些需要可靠且持久电源设备的理想解决方案,同时强调了便携性。其与 mikromedia 板的兼容性确保了无需额外修改即可轻松集成。凭借 3.7V 的电压输出,该电池满足了许多电子设备的标准要求。此外,2000mAh 的容量可以存储大量能量,提供长时间的持续电力。这个特性减少了频繁充电或更换的需要。总体而言,Li-Polymer Battery 是一个可靠且独立的电源,非常适合需要稳定和持久能源解决方案的设备。您可以在我们的产品中找到更多 Li-Polymer 电池的选择。

Battery Source Click accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
ID COMM
PB12
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Output Enable
PC8
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

Battery Source 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

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 Battery Source Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • batterysource_set_output - 此函数用于设置 Battery Source Click 的输出状态。

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 Battery Source Click Example.
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of Battery Source Click board, 
 * by changing state of the output.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and disables the output.
 *
 * ## Application Task
 * Enabling output for 5 seconds, then disabling it for 5 seconds.
 *
 * @author Stefan Ilic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "batterysource.h"

static batterysource_t batterysource;   /**< Battery Source Click driver object. */
static log_t logger;    /**< Logger object. */

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    batterysource_cfg_t batterysource_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.
    batterysource_cfg_setup( &batterysource_cfg );
    BATTERYSOURCE_MAP_MIKROBUS( batterysource_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( DIGITAL_OUT_UNSUPPORTED_PIN == batterysource_init( &batterysource, &batterysource_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }

    batterysource_set_output( &batterysource, BATTERYSOURCE_DISABLE_OUTPUT );
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    log_printf( &logger, " Output is enabled \r\n" );
    batterysource_set_output( &batterysource, BATTERYSOURCE_ENABLE_OUTPUT );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );

    log_printf( &logger, " Output is disabled \r\n" );
    batterysource_set_output( &batterysource, BATTERYSOURCE_DISABLE_OUTPUT );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    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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