初学者
10 分钟

使用AP33771和STM32F410RB将您的项目转变为高效中心

USB-C接收器——结合速度、功率和风格!

USB-C Sink 3 Click with Nucleo 64 with STM32F410RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

USB-C Sink 3 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F410RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F410RB

彻底改变您的项目体验,使用我们的USB-C接收器解决方案,为更快的数据传输和更智能的电源管理铺平道路。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

USB-C Sink 3 Click基于Diodes Incorporated的高性能USB PD接收器控制器AP33771。它支持最多八个电压选择以及十种不同的功率范围选择。除了所选的电压外,AP33771搜索算法还支持PD源适配器中的固定PDO和PPS APDO。PD控制器支持带自动重启的OVP、用于主固件的一次性编程(OTP)ROM以及功率能力选择。板载的FAULT LED作为协商不匹配的可视呈现。USB-C Sink 3 Click配备了VSINK,这是一个带有一对MOSFET的外部电源供应端子,根据AP33771的N-MOS VBUS电源开关支持驱动器。PD控制器可以控制外部NMOS开关的开关。USB-C连接器作为PD-IN放电路径端子,具有USB Type-C配置通道1和2。USB C上电源的存在通过VBUS LED指示。USB-

C Sink 3 Click配有一个VSEL三个2位跳线器,标记为0、1和2,用于选择所需的目标电压。I/O和FIX(ed)侧允许您在八个位置中选择硬件和软件目标电压,并选择从5V到17.2V的目标电压范围。默认情况下,VSEL设置为I/O,您可以通过TCA9536来设置三个IO引脚的逻辑状态,TCA9536是来自德州仪器的远程4位I2C和SMBus I/O扩展器,具有配置寄存器。组合位置和相应目标电压的表格打印在Click板的底部。您可以通过根据需要设置跳线来使用固定的跳线位置,其中I/O作为0位置,3V3作为1位置。5V和3.3V LDO电压输出可以通过V5V和V3V接点进行测量,电压反馈可以通过VFB接点进行。为了选择所需的功率,有MCP41100T,这是一款具有SPI接口的数字电位器,来自Microchip。

在数字电位器上选择相应的电阻值可以选择从12W到100W的一个电流能力。期望电阻和结果电流的表格打印在Click板的底部。此外,您可以通过在RES电阻垫上焊接标准电阻来焊接标准电阻。为此,您应将PSEL跳线设置为RES位置,默认情况下将其设置为POT位置。USB-C Sink 3 Click使用MCP41100T的标准2-Wire I2C接口与主机MCU通信。USB-C Sink 3 Click的一个主要特征是能够通过mikroBUS™插座的AN引脚跟踪VBUS电压。该Click板只能使用3.3V逻辑电压电平进行操作。在使用具有不同逻辑电平的MCU之前,必须对板执行适当的逻辑电压级转换。此外,它配备了一个包含函数和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

USB-C Sink 3 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32F410RB 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 STM32C031C6 MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

32768

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
Reset
PC12
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
I2C Clock
PB8
SCL
I2C Data
PB9
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

USB-C Sink 3 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 STM32F410RB 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 3 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • usbcsink3_set_voltage - USB-C Sink 3 设置电压功能。

  • usbcsink3_set_power - USB-C Sink 3 设置功率功能。

  • usbcsink3_get_vbus - USB-C Sink 3 获取VBUS功能。

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 3 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of USB-C Sink 3 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 SPI, I2C and ADC modules and log UART.
 * After driver initialization the app set default settings:
 * Voltage Selection: 5 [V] and Power: 15.0 [W].
 *
 * ## 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.
 * It interprets power input requirements (voltage/current and maximum power) from the TCD.
 * The example uses two configurations: 
 *  - Voltage 5 [V] and Power 15.0 [W]
 *  - Voltage 9 [V] and Power 18.0 [W]
 * Results are being sent to the Usart Terminal where you can track their changes.
 *
 * @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 "usbcsink3.h"

static usbcsink3_t usbcsink3;
static log_t logger;

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    usbcsink3_cfg_t usbcsink3_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.
    usbcsink3_cfg_setup( &usbcsink3_cfg );
    USBCSINK3_MAP_MIKROBUS( usbcsink3_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag = usbcsink3_init( &usbcsink3, &usbcsink3_cfg );
    if ( ( I2C_MASTER_ERROR == init_flag ) || ( SPI_MASTER_ERROR == init_flag ) )
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    Delay_ms( 100 );
    
    if ( USBCSINK3_ERROR == usbcsink3_default_cfg ( &usbcsink3 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    Delay_ms( 100 );
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
    log_printf( &logger, " ------------------------\r\n" );
    Delay_ms( 1000 );
}

void application_task ( void )
{
    static float voltage = 0.0;
    if ( ( USBCSINK3_OK == usbcsink3_set_voltage( &usbcsink3, USBCSINK3_VTG_SEL_5V ) ) &&
         ( USBCSINK3_OK == usbcsink3_set_power( &usbcsink3, USBCSINK3_PWR_SEL_15W ) ) )
    {
        log_printf( &logger, " Output:\r\nVoltage: 5.0 [V]\r\nPower: 15.0 [W]\r\n" );
        log_printf( &logger, " - - - - - -  - - - - - -\r\n" );
        Delay_ms( 1000 );
        usbcsink3_get_vbus ( &usbcsink3, &voltage );
        log_printf( &logger, " VBUS : %.1f [V]\r\n", voltage );
        log_printf( &logger, " ------------------------\r\n" );
        Delay_ms( 5000 );
    }
    
    if ( ( USBCSINK3_OK == usbcsink3_set_voltage( &usbcsink3, USBCSINK3_VTG_SEL_9V ) ) &&
         ( USBCSINK3_OK == usbcsink3_set_power( &usbcsink3, USBCSINK3_PWR_SEL_18W ) ) )
    {
        log_printf( &logger, " Output:\r\nVoltage: 9.0 [V]\r\nPower: 18.0 [W]\r\n" );
        log_printf( &logger, " - - - - - -  - - - - - -\r\n" );
        Delay_ms( 1000 );
        usbcsink3_get_vbus ( &usbcsink3, &voltage );
        log_printf( &logger, " VBUS : %.1f [V]\r\n", voltage );
        log_printf( &logger, " ------------------------\r\n" );
        Delay_ms( 5000 );
    }
}

void main ( void )
{
    application_init( );

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

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

额外支持

资源

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