初学者
10 分钟

通过使用DRV8213电机驱动器、MF25060V2-1000U-A99散热风扇和STM32G431RB实现电子系统的最佳散热管理

紧凑型散热解决方案,用于管理电子系统中的热量

Cooler Click with Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

已发布 11月 08, 2024

点击板

Cooler Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G431RB

防止电子设备过热!使用此迷你空调添加高效散热。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Cooler Click基于德州仪器的先进无刷直流电机驱动器DRV8213作为其核心组件。此创新板集成了微型温度传感器TMP007和冷却风扇MF25060V2-1000U-A99,直接在其表面,使其成为即插即用的冷却解决方案。它非常适用于易于过热的环境,例如服务器机架冷却、嵌入式系统和物联网设备、开发板原型制作、游戏机和PC冷却、汽车电子、医疗设备冷却或类似应用中,在这些应用中持续冷却至关重要。DRV8213是一款全面的电机驱动器,具有集成的全桥驱动器,具有电流感应和调节能力,并具有独特的电流感应输出。它设计高效,使用2针PWM接口,通过

mikroBUS™插座上的IN1和IN2引脚进行电机速度控制,覆盖从0到100kHz的宽PWM频率范围。值得注意的是,其自动休眠模式通过在不使用时自动进入低功耗模式减少了对额外GPIO连接的需求。DRV8213还增强了多种保护功能,例如欠压锁定、过流保护和过温关断,确保在各种条件下的可靠运行。另一个板载组件是来自德州仪器的TMP007传感器,采用红外热电堆技术测量温度而无需与物体直接接触。此功能可以准确监测Click板放置位置的周围温度。传感器的输出被数字化,并与晶片温度一起处理,以计算物体温度。它使用I2C接口与主机MCU通信,并通过

mikroBUS™插座的ALR引脚提供超温通知。补充这些组件的是MF25060V2-1000U-A99风扇,这是一款高性能冷却风扇,工作在5VDC电源下,最高转速可达10,000 RPM。此风扇对于高效散热至关重要,确保系统在运行期间保持凉爽。此Click板可以通过VCC SEL跳线选择3.3V或5V逻辑电压电平运行。这样,既支持3.3V又支持5V的MCU可以正确使用通信线路。此外,此Click板配备了一个包含易于使用的功能和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

Cooler Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32G431RB 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 STM32G431RB MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

STM32G431RB front image

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

32k

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

Current Monitor
PA15
AN
Fan Driver Control 2
PC12
RST
ID COMM
PB12
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Fan Driver Control 1
PC8
PWM
Alert 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

Cooler 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 STM32G431RB MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32G474RE MCU front image hardware assembly
BarGraph 5 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Nucleo-64 with STM32GXXX MCU MB 1 Micro 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 Cooler Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • cooler_get_object_temperature - 此函数读取对象的温度数据,以摄氏度为单位。

  • cooler_set_out_state - 此函数控制冷却器的操作 - 开/关。

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 Cooler Click Example.
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of the Cooler click board 
 * by reading the target object temperature and controlling the cooler.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * The initialization of the I2C module, log UART, and additional pins.
 * After the driver init, the app executes a default configuration.
 *
 * ## Application Task
 * The demo application measures the temperature of the target object in degrees Celsius 
 * and enables a cooler if the temperature exceeds the temperature high limit value.
 * Results are being sent to the UART Terminal, where you can track their changes.
 *
 * @author Nenad Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "cooler.h"

// Object temperature high limit
#define COOLER_TEMP_HIGH_LIMIT    30.0

static cooler_t cooler;   /**< Cooler Click driver object. */
static log_t logger;    /**< Logger object. */

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    cooler_cfg_t cooler_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.
    cooler_cfg_setup( &cooler_cfg );
    COOLER_MAP_MIKROBUS( cooler_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag = cooler_init( &cooler, &cooler_cfg );
    if ( ( ADC_ERROR == init_flag ) || ( I2C_MASTER_ERROR == init_flag ) )
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( COOLER_ERROR == cooler_default_cfg ( &cooler ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    float temperature = 0;
    if ( COOLER_OK == cooler_get_object_temperature( &cooler, &temperature ) )
    {
        log_printf( &logger, " Temperature: %.2f degC\r\n", temperature );
        log_printf( &logger, " Cooler: " );
        if ( COOLER_TEMP_HIGH_LIMIT < temperature )
        {
            if ( COOLER_OK == cooler_set_out_state( &cooler, COOLER_ENABLE ) )
            {
                log_printf( &logger, " Enabled.\r\n\n" );
            }
        }
        else
        {
            if ( COOLER_OK == cooler_set_out_state( &cooler, COOLER_DISABLE ) )
            {
                log_printf( &logger, " Disabled.\r\n\n" );
            }
        }
    }
    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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