初学者
10 分钟

使用AP33772和STM32F446RE体验无缝充电和数据同步的未来

多功能电源传输,打造真正的互联生活方式

USB-C Sink 2 Click with Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

USB-C Sink 2 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F446RE

用我们领先的USB-C接收端解决方案改变您的连接和充电方式,提供超出期望的可靠性和性能。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

USB-C Sink 2 Click基于Diodes Incorporated的高性能USB PD接收端控制器AP33772。主机MCU可以以20mV/步的电压和50mA/步的电流控制PPS。PD控制器支持过温保护(OTP)、带自动重启的过压保护(OVP)、带自动重启的过流保护(OCP)、一次编程(OTP)、省电模式和系统监视和控制状态寄存器。对于OTP,此Click板™配备了一个NTC温度传感器,可选择温度点(25°C、50°C、75°C、100°C)作为温度阈值。板载的FAULT LED用作协商不匹配的可视表示。多次编程(MTP)保留供将来配置使用。这个USB Type-C电源传输接收端控制器需要从标准USB源适配器获

得电源,在我们的情况下是从标记为USB-C PD-IN的USB连接器获得,然后将电源传输到连接的设备上的VSINK连接器。一对MOSFET位于USB和VSINK端之间,根据AP33772驱动器进行N-MOS VBUS电源开关支持。PD控制器可以通过I2C接口控制外部NMOS开关的开关(所有控制都通过I2C接口完成)。USB C连接器充当带有USB Type-C配置通道1和2的PD-IN放电路径终端。USB C上的电源供应存在时,通过VBUS LED指示。AP33772配备有几个GPIO。用户可配置的GPIO1和GPIO2可在标记为GP1和GP2的侧面排针上找到,还带有额外的GND。此外,此Click板™还具有几个测试点供测试

使用。可以通过V5V和V3V测试点测量5V和3.3V LDO电压输出,通过VFB测试点测量电压反馈。USB-C Sink 2 Click使用标准的2线I2C接口与主机MCU通信。来自AP33772的中断可以通过INT引脚进行监视。USB-C Sink 2 Click的另一个附加功能是通过mikroBUS™插座的AN引脚跟踪VBUS电压。此Click板™可以通过VCC SEL跳线选择3.3V或5V逻辑电压电平。这样,既能使3.3V也能使5V能力的MCU正确使用通信线路。此外,此Click板™配备了一个包含易于使用的函数和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

USB-C Sink 2 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32F446RE 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 STM32F446RE MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

512

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

131072

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

Analog Output
PC0
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
Interrupt
PC14
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!”

Click board™ 原理图

USB-C Sink 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 STM32F446RE 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 USB-C Sink 2 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • usbcsink2_write_rdo - USB-C接收端2写入RDO函数。

  • usbcsink2_get_pdo_voltage - USB-C接收端2获取电压函数。

  • usbcsink2_get_pdo_current - USB-C接收端2获取电流函数。

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 USB-C Sink 2 Click Example.
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of the USB-C Sink 2 Click board™ 
 * by setting DC power requests and control for Type-C connector-equipped devices (TCD).
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes I2C and ADC modules and log UART.
 * After driver initialization the app set default settings.
 *
 * ## Application Task
 * In this example, the app configures Power Data Objects (PDO) 
 * highest priority profile and requests power from a standard USB PD source adapter.
 * After connecting the PD source and USB-C Sink 2 Click with the Type-C cable,
 * the app gets the total number of valid PDO's 
 * and switches all PDO configurations every 10 seconds.
 * When the PD source accepts the request, the app displays information about 
 * VOUT Voltage [mV] and Current [mA] and the temperature [degree Celsius] of the USB-C connector.
 *
 * @note
 * FAULT LED flickering notified of the system status:
 *  - Charging: Breathing light (2 sec dimming), 1 cycle is 4 sec.
 *  - Fully charged: Continuously lit Charging current < 500mA.
 *  - Mismatch: 1s flicker Voltage or power mismatch. Non-PD power source, 1 cycle is 2sec.
 *  - Fault: 300ms flicker OVP, 1 cycle is 600ms.
 * 
 * @author Nenad Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "usbcsink2.h"

static usbcsink2_t usbcsink2;   /**< USB-C Sink 2 Click driver object. */
static log_t logger;    /**< Logger object. */

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    usbcsink2_cfg_t usbcsink2_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.
    usbcsink2_cfg_setup( &usbcsink2_cfg );
    USBCSINK2_MAP_MIKROBUS( usbcsink2_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag = usbcsink2_init( &usbcsink2, &usbcsink2_cfg );
    if ( ( ADC_ERROR == init_flag ) || ( I2C_MASTER_ERROR == init_flag ) )
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( USBCSINK2_ERROR == usbcsink2_default_cfg ( &usbcsink2 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
    log_printf( &logger, "---------------------------\r\n" );
    Delay_ms( 100 );
}

void application_task ( void ) 
{
    static float voltage_mv = 0, current_ma = 0;
    static uint8_t temperature = 0;
    for ( uint8_t pdo_num = 0; pdo_num < usbcsink2.number_of_valid_pdo; pdo_num++ )
    {
        usbcsink2.pdo_data[ pdo_num * 4 + 3 ] = ( pdo_num + 1 ) << 4;
        if ( USBCSINK2_OK == usbcsink2_write_rdo( &usbcsink2, &usbcsink2.pdo_data[ pdo_num * 4 ] ) )
        {
            log_printf( &logger, " --- PDO[ %d ] ---\r\n", ( uint16_t ) pdo_num );
        }
        
        if ( USBCSINK2_OK == usbcsink2_wait_rdo_req_success( &usbcsink2 ) )
        {
            if ( USBCSINK2_OK == usbcsink2_get_pdo_voltage( &usbcsink2, &voltage_mv ) )
            {
                log_printf( &logger, " Voltage : %.2f mV\r\n", voltage_mv );
            }
            
            if ( USBCSINK2_OK == usbcsink2_get_pdo_current( &usbcsink2, &current_ma ) )
            {
                log_printf( &logger, " Current : %.2f mA\r\n", current_ma );
            }
            
            if ( USBCSINK2_OK == usbcsink2_get_temperature( &usbcsink2, &temperature ) )
            {
                log_printf( &logger, " Temperature : %d C\r\n", ( uint16_t ) temperature );
            }
            log_printf( &logger, "---------------------------\r\n" );
            Delay_ms( 10000 );
        }
    }
}

void main ( void ) 
{
    application_init( );

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

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

额外支持

资源

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