中级
20 分钟

使用P9025AC和STM32G431RB体验无线充电的未来

无需线缆即可充电 - 支持Qi标准,轻松便捷!

Qi Receiver Click with Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

已发布 11月 08, 2024

点击板

Qi Receiver Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G431RB

我们符合Qi标准的无线充电接收器让您轻松为设备充电,使日常生活更加便利和无杂乱。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Qi Receiver Click基于P9025AC,这是一款紧凑的符合Qi标准的无线充电接收器,非常适合许多便携式应用,可以利用Renesas的无线充电技术。这个Click板™利用了电感耦合的原理进行无线电力传输。它使用了P9025AC的集成同步全桥整流器和LDO输出级来将Wurth Electronik的760308103205无线电力线圈捕获的无线电力信号转换为一个稳定的5.3V/1A输出(未连接的OUT引脚头),适用于充电电池或直接为系统供电。它的操作会自动启动带有最佳效率的WPC AC调制通信协议。此外,它采用了先进的异物检测(FOD)技术来保护系统。这个Click板™依赖于无线电力传输标准,该标准由无线电力联盟(WPC)开发,用于提供和监视电流和电压。此标准涉及数字通信,将信息传输到充电垫上。根据接收到的信息包,充电垫调节可变磁场的强度,在接收线圈上产生更多或更少的功率。P9025AC包括控制电路,用于向基站发送符合WPC的消息包。当

Qi Receiver Click放置在WPS符合Qi标准的充电垫上时,它会通过整流器从发射器中整流交流电源来响应发射器的“ping”信号。在“ping”阶段,整流器提供约5V,内部线性电压调节器为P9025AC的数字部分提供供电电压,从而使接收器可以与充电垫同步。在初始同步之后,系统进入电力传输状态,并启动实际的电力传输过程,通过连接到mikroBUS™插座的CS引脚的ST引脚进行监视,并由红色状态LED指示器指示。充电过程的终止通过连接到mikroBUS™插座的PWM引脚的END引脚进行指示。为了简化Qi Receiver Click板™的启动和使用,将Qi Receiver Click放置在具有感应线圈朝向发射器的位置,并验证STAT LED是否点亮,表示电力正在传输。之后,将负载连接到输出引脚。此设备的一个特殊功能是能够检测充电区域内的异物金属物体,这些物体可能会被内部产生的涡流加热,并将热量转化为功率损失。如果物体是电力捕获设备的一部

分,则此状态可能特别问题。为了解决这个问题,P9025AC采用了先进的异物检测(FOD)技术来保护系统,准确测量其接收到的功率,并补偿已知的损失。Qi Receiver Click通过标准的I2C 2-Wire接口与MCU通信。P9025AC可以通过连接到mikroBUS™插座的RST引脚的EN引脚启用/禁用,因此提供了一个开关操作,以打开/关闭对芯片的供电。还支持过压、过流和过热关闭功能。如果在输出端出现这些条件中的任何一种,则LDO会关闭,充电垫停止传输电力,并通过中断信号通知主MCU。这个Click板™可以通过SMD跳线选择3.3V和5V逻辑电压级别。通过这种方式,既可以使能3.3V,也可以使能5V的MCU正常使用通信线路。此外,此Click板™配备有包含易于使用的函数和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

Qi Receiver 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

Overtemperature
PA15
AN
Enable
PC12
RST
Charge Selection
PB12
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Charge Termination
PC8
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

Qi Receiver 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

这个库包含了 Qi Receiver Click 驱动程序的 API。

关键函数:

  • qireceiver_read_voltage - 用于测量当前电压(单位:伏特)的函数。

  • qireceiver_read_current - 用于测量当前电流(单位:毫安)的函数。

  • qireceiver_read_freq - 用于测量当前频率(单位:赫兹)的函数。

  • qireceiver_dev_enable - 用于启用设备的函数。

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 QiReceiver Click example
 * 
 * # Description
 * This application reads voltage, current and frequency.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 *  Initalizes I2C driver, enables the device and makes an initial log.
 * 
 * ## Application Task  
 * This is an example that shows the most important
 * functions that Qi Receiver click has, it mesures current voltage, amperage and frequency.
 * 
 * ## Note
 * Click board needs to have external power ( Qi transmitter ) in order to work, otherwise I2C communication won't work.
 * If Qi Transmitter is removed from click board it will stop working, if you return it you should restart your application.
 * You will now when Click board has power and is ready to start application when red STAT led is on, when it's off I2C communication won't work.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "qireceiver.h"

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

static qireceiver_t qireceiver;
static log_t logger;

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    qireceiver_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.

    qireceiver_cfg_setup( &cfg );
    QIRECEIVER_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    qireceiver_init( &qireceiver, &cfg );
    
    Delay_ms( 100 );
    qireceiver_dev_enable( &qireceiver );
    log_printf( &logger, "-----------------\r\n" );
    log_printf( &logger, "Qi Receiver Click\r\n" );
    log_printf( &logger, "-----------------\r\n" );
    Delay_ms( 100 );
}

void application_task ( void )
{
    float voltage;
    float current;
    float freq;
    
    voltage = qireceiver_read_voltage( &qireceiver );
    log_printf( &logger, "Voltage : %.2f V\r\n", voltage );

    current = qireceiver_read_current( &qireceiver );
    log_printf( &logger, "Current : %.2f mA\r\n", current );

    freq = qireceiver_read_freq( &qireceiver );
    log_printf( &logger, "Frequency : %.2f Hz\r\n", freq );
    
    log_printf( &logger, "-----------------\r\n" );
    Delay_ms( 1000 );
}

void main ( void )
{
    application_init( );

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


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

额外支持

资源

喜欢这个项目吗?

'购买此套件' 按钮会直接带您进入购物车,您可以在购物车中轻松添加或移除产品。