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使用STUSB4500和STM32F103RB体验闪电般快速的电力/数据共享

永不断电

USB-C Sink Click with Nucleo 64 with STM32F103RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

USB-C Sink Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F103RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F103RB

告别低电量焦虑——我们的USB-C Sink保证您的设备始终充满电并随时待命。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

USB-C Sink Click 基于 STMicroelectronics 的 STUSB4500,这是一款兼容电力传输 (PD) 的 USB-C 接收端控制器。基于存储在内部非易失性存储器中的默认电源配置文件 (PDO) 配置,独立控制器 STUSB4500 实现了专有算法,无需任何内部或外部软件支持(自动运行模式),即可与源设备协商电力传输协议,使其成为从低电量状态自动进行高功率配置充电的理想设备。该 Click 板拥有 VBUS 监控模块,通过 VBUS_VS_DISCH 输入引脚监督 USB Type-C 插座侧的 VBUS 电压,用于检查 VBUS 是否在有效电压范围内,以建立正确的源到接收端连接,并通过 VBUS_EN_SNK 引脚启用安全的 VBUS 电力路径。它可以检测相对于有效 VBUS 电压范围的意外 VBUS 电压

情况,如欠压或过压。STUSB4500 还具有一个引脚,当建立有效的源到接收端连接以及检测到调试附件设备连接时,该引脚会被断言,并通过标记为 ATTACH 的蓝色 LED 灯进行可视化显示。STUSB4500 使用标准 I2C 接口与 MCU 通信,支持最高 400 Kbit/s(快速模式)的传输,用于配置、控制和读取设备状态。它还具备通过 CC1 和 CC2 配置通道引脚进行 USB 电力传输通信的可能性,用于连接和附件检测、插头方向确定以及 USB Type-C 电缆系统配置管理。默认提供四个 7 位设备地址(0x28、0x29、0x2A 或 0x2B),取决于地址引脚 ADDR0 和 ADDR1 的设置。用户通过设置这些引脚来确定从地址的最低有效位,可以通过定位标记为 ADDR SEL 的板载 SMD 跳线

进行选择。额外功能如复位和“警报”中断通过 mikroBUS™ 插座的 RST 和 INT 引脚提供和路由。RST 引脚重置所有模拟信号、状态机并重新加载配置,而标记为 INT 的中断输出表示警报输出。此外,还有两个与 mikroBUS™ 插座上的两个引脚关联的绿色二极管(标记为 PO2 和 PO3),默认报告与源设备的 USB 电力传输协议协商状态,标记为 PDO2 和 PDO3。该 Click 板可在 3.3V 或 5V 逻辑电压水平下工作,可通过 VCC SEL 跳线选择。这样,既支持 3.3V 也支持 5V 的 MCU 都能正确使用通信线路。此外,该 Click 板还配备了包含易于使用的函数库和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

USB-C Sink Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32F103RB 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 STM32F103RB MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M3

MCU 内存 (KB)

128

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

Power Contract Flag
PC0
AN
Reset
PC12
RST
Power Contract Flag
PB12
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 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 STM32F103RB 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 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • usbcsink_hw_reset - 硬件重置功能。

  • usbcsink_get_pdo2 - 获取PO2引脚状态功能。

  • usbcsink_write_byte - 写入字节功能。

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 USBCSink Click example
 *
 * # Description
 * This is an example which demonstrates the use of USB-C Sink Click board.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initialization driver enables - I2C,
 * set hw reset, set PDO2 profile and current value for PDO2 1.5A,
 * upload new data and reset device to write NVM settings to the STUSB450,
 * also write log.
 *
 * ## Application Task
 * USB-C Sink Click board can be used to read the Power Data Objects (PDO) 
 * highest priority profile:
 * PDO1 :  5V,
 * PDO2 : 12V,
 * PDO3 : 20V.
 * All data logs write on USB uart changes for every 5 sec.
 *
 * @author Stefan Ilic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "usbcsink.h"

static usbcsink_t usbcsink;
static log_t logger;

uint8_t sel_profile;
float demo_data;

void application_init ( void ) {
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    usbcsink_cfg_t usbcsink_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.
    usbcsink_cfg_setup( &usbcsink_cfg );
    USBCSINK_MAP_MIKROBUS( usbcsink_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag = usbcsink_init( &usbcsink, &usbcsink_cfg );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == init_flag ) {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }

    usbcsink_hw_reset( &usbcsink );
    Delay_ms( 1000 );
    
    usbcsink_set_pdo_num( USBCSINK_SET_PDO_2 );
    usbcsink_set_current( USBCSINK_SET_PDO_2, 1.5 );
    
    sel_profile = usbcsink_get_pdo_num( );
    log_printf( &logger , "- - - - - - - - - - - - \r\n" );
    log_printf( &logger , "   Setting PDO ~ PDO%d \r\n", ( uint16_t ) sel_profile );
    log_printf( &logger , "- - - - - - - - - - - - \r\n" );
    
    usbcsink_upload_new_data( &usbcsink, USBCSINK_UPLOAD_NEW_DATA_VAL );
    Delay_ms( 1000 );
    
    usbcsink_hw_reset( &usbcsink );
    Delay_ms( 1000 );
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) {
    usbcsink_load_data( &usbcsink );

    log_printf( &logger , "     New Parameters     \r\n" );
    log_printf( &logger , "------------------------\r\n" );
    
    sel_profile = usbcsink_get_pdo_num( );
    
    log_printf( &logger , "    PDO Number ~ PDO%d\r\n", ( uint16_t ) sel_profile );
    log_printf( &logger , "- - - - - - - - - - - - \r\n" );

    demo_data = usbcsink_get_voltage( sel_profile );
    log_printf( &logger , " Voltage : %.2f V\r\n", demo_data );

    demo_data = usbcsink_get_current( sel_profile );
    log_printf( &logger , " Current :  %.2f A\r\n", demo_data );

    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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