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使用STUSB4700和STM32G071RB将自己打造成终极技术提供者

一充统领所有

USB-C Source Click with Nucleo 64 with STM32G071RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

USB-C Source Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G071RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G071RB

用一款单个USB-C源充电器轻松给所有设备充电,让生活更简单。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

USB-C Source Click基于STUSB4700,这是一款独立的USB供电控制器,优化为向询问的消费设备协商提供给定数量的电源。它结合了高电压能力和低功耗,可安全地用于处理VBUS电源路径上的高电压的系统。该设备集成了CC引脚上的内部电路,能够耐受高电压,并确保在VBUS出现意外短路或连接到提供高电压的设备时的22V保护。此Click板基于外部电源供电,固定电压为24V。接下来,输入电源电压经过ST1S14,一款能够根据应用条件向负载提供高达3A DC电流的单片降压功率开关稳压器进行步进降压。该降压稳压器通过USB连接器与另一个Sink设备建立通信,表示

Power Delivery输出连接器。在源功率角色中,STUSB4700的VBUS_EN_SRC引脚在与Sink建立连接且VBUS处于有效操作范围内时启用输出的VBUS电源。开漏输出允许直接驱动PMOS晶体管。它还具有VBUS_SENSE引脚,用于检测VBUS存在、监视VBUS电压并在USB Type-C插座侧释放VBUS。STUSB4700通过标准的I2C接口与MCU通信,支持高达400kbit/s(快速模式)的传输,用于配置、控制和读取设备的状态。它还具有USB Power Delivery通信的可能性,通过CC1和CC2配置通道引脚用于连接和附件检测、插头方向确定以及USB Type-C电缆上的系统配置管理。根据

用户设置的STUSB4700的地址引脚ADDR0,它具有两个默认地址(0x28和0x29),确定从机地址的LSB,并可通过标有ADDR SEL的板上SMD跳线选择。提供了其他功能,如复位和“警报”中断,并通过mikroBUS™插座上的RST和INT引脚进行路由。RST引脚重置所有模拟信号、状态机并重新加载配置,而标有INT的中断输出表示警报输出。此Click板可以使用3.3V或5V逻辑电压级别运行,通过VCC SEL跳线选择。这样,既能够使3.3V和5V的MCU正常使用通信线路。此外,该Click板配备了包含易于使用的功能和示例代码的库,可用于进一步开发。

USB-C 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

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
Reset
PC12
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 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

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 Source Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • usbcsource_hw_reset - 硬件复位功能。

  • usbcsource_get_alert_status - 获取警报状态功能。

  • usbcsource_set_pdo_config - 设置PDO配置功能。

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 USBCSource Click example
 *
 * # Description
 * This is an example that demonstrates the use of the USB-C Source Click board.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initialization driver enables - I2C, set hardware reset and default configuration 
 * and display configuration of the five PDOs, also write log.
 *
 * ## Application Task
 * In this example, we show port status, monitoring, and connections.
 * All data logs write on USB uart changes every 5 sec.
 * 
 * Additional Functions :
 * - void display_port_status ( ) - Display port status info.
 * - void display_monitoring_status ( ) - Display monitoring status info.
 * - void display_connection_status ( ) - Display connection status info.
 *
 * @author Stefan Ilic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "usbcsource.h"

static usbcsource_t usbcsource;
static log_t logger;

port_status_t port_status;
monitor_status_t monitor_status;
connection_status_t conn_status;
pdo_config_t pdo_data;

/**
 * @brief USB-C Source display port status.
 * @details This function is used for displaying port status.
 */
void display_port_status ( void );

/**
 * @brief USB-C Source display monitoring status.
 * @details This function is used for displaying monitoring status.
 */
void display_monitoring_status ( void );

/**
 * @brief USB-C Source display connection status.
 * @details This function is used for displaying connection status.
 */
void display_connection_status ( void );

void application_init ( void ) {
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    usbcsource_cfg_t usbcsource_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.
    usbcsource_cfg_setup( &usbcsource_cfg );
    USBCSOURCE_MAP_MIKROBUS( usbcsource_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag = usbcsource_init( &usbcsource, &usbcsource_cfg );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == init_flag ) {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }

    usbcsource_hw_reset( &usbcsource );
    Delay_ms( 500 );
    usbcsource_default_config( &usbcsource );
    Delay_ms( 500 );
    log_printf( &logger, "- - - - - - - - - - - - - -\r\n" );
    
    usbcsource_get_pdo_config( &usbcsource, USBCSOURCE_SEL_PDO1, &pdo_data );
    log_printf( &logger, " PDO 1 - Voltage = %.2f V \r\n", pdo_data.vtg_data );
    log_printf( &logger, " PDO 1 - Current = %.2f A \r\n", pdo_data.curr_data );
    log_printf( &logger, "- - - - - - - - - - - - - -\r\n" );
    
    usbcsource_get_pdo_config( &usbcsource, USBCSOURCE_SEL_PDO2, &pdo_data );
    log_printf( &logger, " PDO 2 - Voltage = %.2f V \r\n", pdo_data.vtg_data );
    log_printf( &logger, " PDO 2 - Current = %.2f A \r\n", pdo_data.curr_data );
    log_printf( &logger, "- - - - - - - - - - - - - -\r\n" );
    
    usbcsource_get_pdo_config( &usbcsource, USBCSOURCE_SEL_PDO3, &pdo_data );
    log_printf( &logger, " PDO 3 - Voltage = %.2f V \r\n", pdo_data.vtg_data );
    log_printf( &logger, " PDO 3 - Current = %.2f A \r\n", pdo_data.curr_data );
    log_printf( &logger, "- - - - - - - - - - - - - -\r\n" );
    
    usbcsource_get_pdo_config( &usbcsource, USBCSOURCE_SEL_PDO4, &pdo_data );
    log_printf( &logger, " PDO 4 - Voltage = %.2f V \r\n", pdo_data.vtg_data );
    log_printf( &logger, " PDO 4 - Current = %.2f A \r\n", pdo_data.curr_data );
    log_printf( &logger, "- - - - - - - - - - - - - -\r\n" );
    
    usbcsource_get_pdo_config( &usbcsource, USBCSOURCE_SEL_PDO5, &pdo_data );
    log_printf( &logger, " PDO 5 - Voltage = %.2f V \r\n", pdo_data.vtg_data );
    log_printf( &logger, " PDO 5 - Current = %.2f A \r\n", pdo_data.curr_data );
    log_printf( &logger, "- - - - - - - - - - - - - -\r\n" );
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) {
    usbcsource_get_port_status( &usbcsource, &port_status );
    display_port_status( );
    Delay_ms( 100 );
    log_printf( &logger, "- - - - - - - - - - - - - - " );
    log_printf( &logger, "- - - - - - - - - - - - - -\r\n" );
    
    usbcsource_get_monitoring_status( &usbcsource, &monitor_status );
    display_monitoring_status( );
    Delay_ms( 100 );
    log_printf( &logger, "- - - - - - - - - - - - - - " );
    log_printf( &logger, "- - - - - - - - - - - - - -\r\n" );
    
    usbcsource_get_connection_status( &usbcsource, &conn_status );
    display_connection_status( );
    Delay_ms( 100 );
    log_printf( &logger, "- - - - - - - - - - - - - - " );
    log_printf( &logger, "- - - - - - - - - - - - - -\r\n" );
    Delay_ms( 5000 );
}

void main ( void ) {
    application_init( );

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

void display_port_status ( void ) {
    log_printf( &logger, " Attached Device   : " );
    
    switch ( port_status.attached_device ) {
        case USBCSOURCE_ATTACHED_DEVICE_NONE_ATT: {
            log_printf( &logger, "No device connected\r\n" );
            break;
        }
        case USBCSOURCE_ATTACHED_DEVICE_SNK_ATT: {
            log_printf( &logger, "Sink device connected\r\n" );
            break;
        }
        case USBCSOURCE_ATTACHED_DEVICE_SRC_ATT: {
            log_printf( &logger, "Source device connected\r\n" );
            break;
        }
        case USBCSOURCE_ATTACHED_DEVICE_DBG_ATT: {
            log_printf( &logger, "Debug accessory device connected\r\n" );
            break;
        }
        case USBCSOURCE_ATTACHED_DEVICE_AUD_ATT: {
            log_printf( &logger, "Audio accessory device connected\r\n" );
            break;
        }
        case USBCSOURCE_ATTACHED_DEVICE_POW_ACC_ATT: {
            log_printf( &logger, "Power accessory device connected\r\n" );
            break;
        }
    }
    
    log_printf( &logger, " Low Power Standby :" ); 
    if ( port_status.low_power_standby == USBCSOURCE_LOW_POWER_STANDBY_ON ) {
        log_printf( &logger, " ON\r\n" );
    } else {
        log_printf( &logger, " OFF\r\n" );
    }

    log_printf( &logger, " Power Mode        :" );
    if ( port_status.power_mode == USBCSOURCE_POWER_MODE_SRC ) {
        log_printf( &logger, " Source\r\n" );
    } else {
        log_printf( &logger, " Sink\r\n" );
    }

    log_printf( &logger, " Data Mode         :" );
    if ( port_status.data_mode == USBCSOURCE_DATA_MODE_DFP ) {
        log_printf( &logger, " DFP\r\n" );
    } else {
        log_printf( &logger, " UFP\r\n" );
    }

    log_printf( &logger, " Attach            :" );
    if ( port_status.attach == USBCSOURCE_CONN_ATTACHED ) {
        log_printf( &logger, " Attached\r\n" );
    } else {
        log_printf( &logger, " Unattached\r\n" );
    }
}

void display_monitoring_status ( void ) {
    log_printf( &logger, " VBUS Ready        :" );
    if ( monitor_status.vbus_ready == USBCSOURCE_VBUS_READY_CONNECTED ) {
        log_printf( &logger, " Connected\r\n" );
    } else {
        log_printf( &logger, " Disconnected\r\n" );
    }

    log_printf( &logger, " VBUS Safe         :" );
    if ( monitor_status.vbus_vsafe0v == USBCSOURCE_VBUS_VSAFE0V_0_8V_LOWER ) {
        log_printf( &logger, " Lower than 0.8V\r\n" );
    } else {
        log_printf( &logger, " Higher than 0.8V\r\n" );
    }

    log_printf( &logger, " VBUS Valid        :" );
    if ( monitor_status.vbus_valid == USBCSOURCE_VBUS_VALID_3_9V_HIGHER ) {
        log_printf( &logger, " Lower than 3.9V\r\n" );
    } else {
        log_printf( &logger, " Higher than 3.9V\r\n" );
    }
}

void display_connection_status ( void ) {
    log_printf( &logger, " Conn. orientation :" );
    if ( conn_status.cc_reverse == 1 ) {
        log_printf( &logger, " Twisted\r\n" );
    } else {
        log_printf( &logger, " Straight\r\n" );
    }

    log_printf( &logger, " Sink Power Level  :" );
    if ( conn_status.snk_power_level == 0 ) {
        log_printf( &logger, " Rp standard current is connected\r\n" );
    } else if ( conn_status.snk_power_level == 1 ) {
        log_printf( &logger, "  Rp 1.5A is connected\r\n" );
    } else {
        log_printf( &logger, "  Rp 3.0A is connected\r\n" );
    }
}

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

额外支持

资源

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