初学者
10 分钟

使用PCA9685和STM32F031K6体验无限PWM可能性

16通道,1个接口 - 完全掌控PWM

PWM Click with Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU

已发布 10月 01, 2024

点击板

PWM Click

开发板

Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F031K6

这种创新解决方案通过单一的 I2C 接口无缝控制 16 个 PWM 输出,为用户在管理其设备和应用程序时提供了无与伦比的精确性和多功能性。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

PWM Click 基于 NXP Semiconductors 的 PCA9685,这是一个完全可编程的 16 通道 PWM 控制器。每个输出通道具有 12 位分辨率(4096 步骤)固定频率单独的 PWM 控制器,其工作频率可编程,从典型的 24Hz 到 1526Hz,占空比可从 0% 调整到 100%。所有通道都设置为相同的 PWM 频率。虽然它主要用于驱动 LED,但这个 Click 板™也可用于其他目的,如电机和工业控制、机器人技术以及其他可以从拥有紧凑型 16 通道 PWM 驱动器中受益的应用。每个输出通道可以关闭或打开,没有 PWM 控制,或设置在其各自的  PWM 控制器值,这最大限度地减少了电流激增。每 16 个通道的开启和关闭延时是独立编

程的。输出通道被编程为开漏输出,具有 25mA 的电流下沉能力,或者为图腾柱输出,具有 5V 下的 25mA 下沉和 10mA 源能力。PWM Click 通过标准 I2C 两线接口与 MCU 通信,用于读取数据和配置设置,支持高达 1MHz 的快速模式加。它还具有一个 7 位从属地址,前四个 MSB 固定为 1000。从属地址引脚 A0、A1 和 A2 由用户编程,决定从属地址的三个 LSB 的值。这些地址引脚的值可以通过定位板上标有 I2C ADR 的 SMD 跳线帽到适当位置(标记为 0 或 1)来设置。它还具有额外的使能信号,通过 mikroBUS™ 插座上标记为 EN 的 RST 引脚路由,允许异步控制 输出通道。它也可以用来将所有输出设置为

 I2C 可编程的逻辑状态,或外部“脉冲宽度调制”输出。当软件控制需要同时调暗或闪烁多个设备时,这一点很有用。此外,这个 Click 板™还有两个未填充的头,通过这些头可以连接多达七个额外的 PWM Click 板™。借助 I2C ADR 跳线帽,可以为每块板指定不同的 I2C 地址,允许在单个 I2C 线上拥有 112 个 PWM 输出。这个 Click 板™可以通过 PWR SEL 跳线帽选择使用 3.3V 或 5V 逻辑电压水平运行。这样,允许 3.3V 和 5V 能力的 MCU 适当使用通信线路。此外,这个 Click 板™还配备了一个包含易于使用的功能和可用作参考的示例代码的库。

PWM Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo 32开发板搭载STM32F031K6 MCU,提供了一种经济且灵活的平台,适用于使用32引脚封装的STM32微控制器进行实验。该开发板具有Arduino™ Nano连接性,便于通过专用扩展板进行功能扩展,并且支持mbed,使其能够无缝集成在线资源。板载集成

ST-LINK/V2-1调试器/编程器,支持通过USB重新枚举,提供三种接口:虚拟串口(Virtual Com port)、大容量存储和调试端口。该开发板的电源供应灵活,可通过USB VBUS或外部电源供电。此外,还配备了三个LED指示灯(LD1用于USB通信,LD2用于电源

指示,LD3为用户可控LED)和一个复位按钮。STM32 Nucleo-32开发板支持多种集成开发环境(IDEs),如IAR™、Keil®和基于GCC的IDE(如AC6 SW4STM32),使其成为开发人员的多功能工具。

Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M0

MCU 内存 (KB)

32

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

32

RAM (字节)

4096

你完善了我!

配件

Click Shield for Nucleo-32是扩展您的开发板功能的理想选择,专为STM32 Nucleo-32引脚布局设计。Click Shield for Nucleo-32提供了两个mikroBUS™插座,可以添加来自我们不断增长的Click板™系列中的任何功能。从传感器和WiFi收发器到电机控制和音频放大器,我们应有尽有。Click Shield for Nucleo-32与STM32 Nucleo-32开发板兼容,为用户提供了一种经济且灵活的方式,使用任何STM32微控制器快速创建原型,并尝试各种性能、功耗和功能的组合。STM32 Nucleo-32开发板无需任何独立的探针,因为它集成了ST-LINK/V2-1调试器/编程器,并随附STM32全面的软件HAL库和各种打包的软件示例。这个开发平台为用户提供了一种简便且通用的方式,将STM32 Nucleo-32兼容开发板与他们喜欢的Click板™结合,应用于即将开展的项目中。

Click Shield for Nucleo-32 accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
Enable
PA11
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
NC
NC
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PB6
SCL
I2C Data
PB7
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

PWM Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Nucleo-144 front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-144 front image hardware assembly
Nucleo 144 with STM32L4A6ZG MCU front image hardware assembly
Stepper 22 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Stepper 22 Click complete accessories setup image hardware assembly
Board mapper by product8 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
STM32 M4 Clicker HA MCU/Select 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

软件支持

库描述

这个库包含 PWM Click 驱动的 API。

关键功能:

  • pwm_dev_config - 设备配置功能。

  • pwm_set_channel_raw - 设置通道原始数据功能。

  • pwm_set_all_raw - 设置所有通道原始数据功能。

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 
 * \brief PWM Click example
 * 
 * # Description
 * This is an example that shows the capability of PWM Click.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initalizes I2C driver, enables output, configures device, sets prescaling,
 * configures output and makes an initial log.
 * 
 * ## Application Task  
 * Changes the duty cycle of all channels every 10 seconds.
 * All data are being logged on USB UART where you can track their changes.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "pwm.h"

// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES

static pwm_t pwm;
static log_t logger;
static uint8_t config0[ 6 ] = { 1, 0, 0, 0, 1, 0 };
static uint8_t config1[ 6 ] = { 1, 0, 0, 0, 0, 1 };
static uint8_t config2[ 4 ] = { 0, 1, 0, 0 };

// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    pwm_cfg_t cfg;

    /** 
     * 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.

    pwm_cfg_setup( &cfg );
    PWM_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    pwm_init( &pwm, &cfg );
    Delay_ms ( 100 );
    
    pwm_set_output( &pwm, PWM_ENABLE );
    pwm_dev_config( &pwm, &config0 );
    pwm_set_pre_scale( &pwm, 0x04 );
    pwm_dev_config( &pwm, &config1 );
    pwm_output_config( &pwm,  &config2 );
    Delay_ms ( 100 );
    
    log_printf( &logger, "--------------------------\r\n" );
    log_printf( &logger, " PWM  Click \r\n" );
    log_printf( &logger, "--------------------------\r\n" );
}

void application_task ( void )
{
    uint8_t chann_id;
    
    pwm_set_all_raw( &pwm, PWM_MAX_RESOLUTION / 2 );
    log_printf( &logger, "All Channels set to 50%% duty cycle \r\n" );
    log_printf( &logger, "--------------------------\r\n" );
    // 10 seconds delay
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    
    for ( chann_id = 0; chann_id < 8; chann_id++ )
    {
        pwm_set_channel_raw( &pwm, chann_id, 0, PWM_MAX_RESOLUTION / 4 );
    }
    log_printf( &logger, "Channels 0-7 set to 25%% duty cycle \r\n" );
    log_printf( &logger, "--------------------------\r\n" );
    // 10 seconds delay
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    
    for ( chann_id = 0; chann_id < 8; chann_id++ )
    {
        pwm_set_channel_raw( &pwm, chann_id, 0, ( PWM_MAX_RESOLUTION / 4 ) * 3 );
    }
    log_printf( &logger, "Channels 0-7 set to 75%% duty cycle \r\n" );
    log_printf( &logger, "--------------------------\r\n" );
    // 10 seconds delay
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    
    pwm_all_chann_state( &pwm, 0 );
    log_printf( &logger, "All Channels disabled \r\n " );
    log_printf( &logger, "--------------------------\r\n" );
    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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