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使用 BQ25601 和 STM32G474RE 为未来充电

插入、充电、征服

Charger 6 Click with Nucleo 64 with STM32G474RE MCU

已发布 11月 08, 2024

点击板

Charger 6 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G474RE MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G474RE

迈出通向更好充电解决方案的第一步——今天就选择我们的先进电池充电器。

A

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硬件概览

它是如何工作的?

Charger 6 Click基于BQ25601,这是一款用于单节锂离子和锂聚合物电池的快速充电解决方案,具有高输入电压,适用于各种智能手机、平板电脑和便携设备。该器件来自德州仪器(Texas Instruments)。低阻抗电源路径优化了开关模式操作效率,减少了电池充电时间,并在放电期间延长了电池寿命。它针对USB 5V电压输入进行了优化,具有基于内置USB接口的可编程电流限制,并允许3.9至13.5V的外部电源输入。BQ25601还通过在VBUS线上提供5.15V的恒定电流限制(最高1.2A),满足了USB On-the-Go(OTG)操作的电源额定规范。该设备在SYS线上从VBUS输入源、电池或两者之间提供自动电源路径选择。电源路径管理将系统电压调节到略高于电池电压,但不低于3.5V的最低系统电压。借助此功能,即使电池完全移除,系统也能继续运行。当达到输

入电流限制或电压限制时,电源路径管理会自动将充电电流减至零。随着系统负载增加,电源路径会放电电池,直到满足系统电源需求为止。Charger 6 Click通过标准I2C 2线接口与MCU通信,支持标准模式和快速模式,传输速率分别为100和400kbit/s。带有充电和系统设置的I2C串行接口使得该Click板™成为一个真正灵活的解决方案。它还使用了多个GPIO引脚,其中一个是中断引脚,即mikroBUS™插座上的INT引脚,用作“故障”指示器。当发生故障时,此引脚会立即通知主机。该Click板™还使用了两个LED指示器,PG和STAT,分别作为电源良好和充电状态指示器。如果输入电压高于休眠模式阈值且电流限制高于30mA,则PG指示良好的输入源,而STAT报告充电状态和任何故障情况。CE引脚连接到mikroBUS™插座上的CS引脚,通过将此引脚设置为低逻辑电平

来启动电池充电过程。PSEL引脚连接到mikroBUS™插座上的PWM引脚,用作电源选择输入,通过将此引脚拉高设置500mA输入电流限制;否则,通过将此引脚拉低设置2.4A输入电流限制。BQ25601还提供了一个QON引脚,连接到mikroBUS™插座上的RST引脚,用于BATFET启用和复位控制,以退出低功耗模式或执行整个系统复位功能。充电器通过TEMP SEL跳线提供可选择的温度监控功能,用户可以选择外部或内部监控。外部模式提供了单个热敏电阻输入用于电池温度监控。此Click板™只能在3.3V逻辑电压电平下运行。使用不同逻辑电平的MCU之前,必须进行适当的逻辑电压电平转换。此外,Click板™配备了一个库,包含功能和示例代码,可作为进一步开发的参考。

Charger 6 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32G474R 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 STM32G474RE MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

STM32G474RE front image

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

512

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

128k

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

锂聚合物电池是那些强调移动性且需要可靠且持久电源设备的理想解决方案。其与mikromedia板的兼容性确保了无需额外修改即可轻松集成。电池输出电压为3.7V,满足许多电子设备的标准要求。此外,电池容量为2000mAh,可以存储大量能量,提供长时间的持续电力,减少频繁充电或更换的需求。总体而言,锂聚合物电池是一种可靠且自主的电源,非常适合需要稳定和持久能源解决方案的设备。您可以在我们的产品中找到更多种类的锂聚合物电池。

Charger 6 Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
Reset Control
PC12
RST
Charging Process Enable
PB12
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Power Source Selection
PC8
PWM
Interrupt
PC14
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PB8
SCL
I2C Data
PB9
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Charger 6 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 STM32G474RE 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
LTE Cat.1 6 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
LTE Cat.1 6 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 Compiler Selection Step Image 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 Charger 6 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • charger6_cfg_setup - 配置对象初始化功能。

  • charger6_init - 初始化功能。

  • charger6_default_cfg - Click默认配置功能。

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 Charger6 Click example
 *
 * # Description
 * This library contains API for the Charger 6 Click driver.
 * The library contains drivers to enable/disable battery charging, 
 * set current limit, set system min voltage, set fast charge current,
 * set charge voltage, etc.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes I2C driver and set default configuration:
 * input current limit set to 500 mA, system minimum voltage to 3500 mV,
 * fast charge current set to 360 mA, charge voltage to 4112 mV and
 * enable battery charging.  
 *
 * ## Application Task
 * This example monitors the operation of the Charger 6 Click and all its charging states. 
 * The user can observe information such as charging status, selected mode, 
 * charging current value, and the momentary value of the supply voltage relative to the battery voltage.
 * Results are being sent to the Usart Terminal where you can track their changes.
 *
 * @author Nenad Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "charger6.h"

static charger6_t charger6;
static log_t logger;

charger6_status_t chg_status;
static uint16_t charge_current;

void display_chrg_status ( void ) {
    log_printf( &logger, " Charging   :" );
    switch ( chg_status.chrg_stat ) {
        case CHARGER6_R08_CHRG_STAT_NOT_CHARGING : {
            log_printf( &logger, " Not Charging\r\n" );
            break;
        }
        case CHARGER6_R08_CHRG_STAT_PRE_CHARGE : {
            log_printf( &logger, " Pre-charge\r\n" );
            break;
        }
        case CHARGER6_R08_CHRG_STAT_FAST_CHARGING : {
            log_printf( &logger, " Fast Charging\r\n" );
            charge_current = charger6_get_fast_charge_current( &charger6 );
            log_printf( &logger, " Chg Current: %u mA\r\n", charge_current );
            break;
        }
        case CHARGER6_R08_CHRG_STAT_CHARGE_TERMINATION : {
            log_printf( &logger, " Charge Termination\r\n" );
            break;
        }
        default : {
            log_printf( &logger, " Unknown\r\n" );
            break;
        }
    }
}

void display_power_good_status ( void ) {
    log_printf( &logger, " Power      :" );
    switch ( chg_status.pg_stat ) {
        case CHARGER6_R08_PG_STAT_POWER_NOT_GOOD : {
            log_printf( &logger, " Power Not Good\r\n" );
            break;
        }
        case CHARGER6_R08_PG_STAT_POWER_GOOD : {
            log_printf( &logger, " Power Good\r\n" );
            break;
        }
        default : {
            log_printf( &logger, " Unknown\r\n" );
            break;
        }
    }
}

void display_vsys_status ( void ) {
    log_printf( &logger, " Vsys       :" );
    switch ( chg_status.vsys_stat ) {
        case CHARGER6_R08_VSYS_STAT_NOT : {
            log_printf( &logger, " BAT > Vsys Min\r\n" );
            break;
        }
        case CHARGER6_R08_VSYS_STAT_VSYSM : {
            log_printf( &logger, " BAT < Vsys Min\r\n" );
            break;
        }
        default : {
            log_printf( &logger, " Unknown\r\n" );
            break;
        }
    }
}


void display_bat_status ( void ) {
    log_printf( &logger, " Battery    :" );
    switch ( chg_status.bat_fault ) {
        case CHARGER6_R09_BAT_FAULT_NORMAL : {
            log_printf( &logger, " Normal\r\n" );
            break;
        }
        case CHARGER6_R08_VSYS_STAT_VSYSM : {
            log_printf( &logger, " Overvoltage\r\n" );
            break;
        }
        default : {
            log_printf( &logger, " Unknown\r\n" );
            break;
        }
    }
}

void display_chrg_fault_status ( void ) {
    log_printf( &logger, " Chrg fault :" );
    switch ( chg_status.chrg_fault ) {
        case CHARGER6_R09_CHRG_FAULT_NORMAL : {
            log_printf( &logger, " Normal\r\n" );
            break;
        }
        case CHARGER6_R09_CHRG_FAULT_INPUT_FAULT : {
            log_printf( &logger, " Input fault\r\n" );
            break;
        }
        case CHARGER6_R09_CHRG_FAULT_THERMAL_SHUTDOWN : {
            log_printf( &logger, " Thermal shutdown\r\n" );
            break;
        }
        case CHARGER6_R09_CHRG_FAULT_CHG_SAFETY_TIMER_EXP : {
            log_printf( &logger, " Charge Safety Timer Expiration\r\n" );
            break;
        }
        default : {
            log_printf( &logger, " Unknown\r\n" );
            break;
        }
    }
}

void application_init ( void ) {
    log_cfg_t log_cfg;            /**< Logger config object. */
    charger6_cfg_t charger6_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.

    charger6_cfg_setup( &charger6_cfg );
    CHARGER6_MAP_MIKROBUS( charger6_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag = charger6_init( &charger6, &charger6_cfg );
    if ( init_flag == I2C_MASTER_ERROR ) {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }

    charger6_default_cfg ( &charger6 );
    log_info( &logger, " Application Task " );
    Delay_ms ( 1000 );

    log_printf( &logger, "-------------------------------\r\n" );
    log_printf( &logger, " Set Current Limit   :  500 mA \r\n" );
    charger6_set_input_current_limit( &charger6, 500 );
    Delay_ms ( 100 );
    
    log_printf( &logger, " Set Sys Min Voltage : 3500 mV \r\n" );
    charger6_set_system_minimum_voltage( &charger6, 3500 );
    Delay_ms ( 100 );
    
    log_printf( &logger, " Set Fast Chg Current:  360 mA \r\n" );
    charger6_set_fast_charge_current( &charger6, 360 );
    Delay_ms ( 100 );
    
    log_printf( &logger, " Set Charge Voltage  : 4112 mV \r\n" );
    charger6_set_charge_voltage( &charger6, 4112 );
    Delay_ms ( 100 );
    
    log_printf( &logger, " >> Enable Battery Charging << \r\n" );
    charger6_enable_battery_charging( &charger6 );
    Delay_ms ( 1000 );
    
    log_printf( &logger, "-------------------------------\r\n" );
    log_printf( &logger, "       >>>   Status   <<<      \r\n" );
    log_printf( &logger, "-------------------------------\r\n" );
}

void application_task ( void ) {
    charger6_get_status( &charger6, &chg_status );
    Delay_ms ( 100 );
    
    display_power_good_status( );
    Delay_ms ( 100 );
    
    display_chrg_status( );
    Delay_ms ( 100 );
    
    display_bat_status( );
    Delay_ms ( 100 );
    
    display_chrg_fault_status( );
    Delay_ms ( 100 );
    
    display_vsys_status( );
    log_printf( &logger, "-------------------------------\r\n" );
    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

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