中级
30 分钟

使用 LM317 和 STM32G431RB 体验电压稳定性。

经典电压调节器。

VREG 2 Click with Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

已发布 11月 08, 2024

点击板

VREG 2 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G431RB

高效、可靠,准备好将您的设备提升到新水平!

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

VREG 2 Click 基于德州仪器(Texas Instruments)广为使用的可调节电压调节器LM317的出色性能。此 Click board™ 上的电路由两个电压调节器组成,其中一个是线性电压调节器,另一个是开关降压转换器(也称为buck转换器)。这种拓扑结构结合了两者的优点:线性调节器提供低电压纹波和噪声,而开关调节器提供最佳工作条件,避免线性调节器输入和输出电压之间的巨大电压差。与降压转换器不同,线性调节器输入和输出电压之间的显著差异会导致显著的耗散损失。该 Click board™ 还使用了德州仪器的 LM2596,这是一款在150 kHz下工作的3A降压电压调节器。它属于Simple Switcher™产品线,支持连续和非连续模式。此降压 DC-DC 转换器可以处理从4.5V到40V的电压,但

电路在9V到35V的电压范围内可靠工作。该IC的布局相对简单,只需几个外部引脚。反馈回路调节DC-DC转换器的输出电压。通常,有一个电压分压器,其中心引脚连接到LM2596的FB引脚,但在此 Click board™ 上,有一个带2.7V齐纳二极管的PNP BJT在其发射极,用于在其输出上提供比目标电压高约3V的电压。这为线性调节器提供了理想的电压裕度,允许更高的效率和更少的功率损耗。输入电压由LM2596提供,如前所述,该电压比目标调节电压高约3V,为LM317 IC提供了最佳裕度。ADJ引脚用于设置该IC的输出电压。它由德州仪器的双运算放大器LM358 IC的第一个运算放大器输出驱动。MCU的PWM信号控制该运算放大器的非反相输入,因此 mikroBUS™ 的PWM引脚连接到

该非反相输入。通过应用额外的RC滤波器,PWM信号被转换为恒定线性电压,范围高达3.3V,因为该输入被另一个齐纳二极管限制。该运算放大器的反相引脚连接到输出电压分压器,其中心抽头在3.3V,对于最大输出电压为15V。这允许主机MCU测量输出电压。因此,此引脚连接到 mikroBUS™ 的AN引脚。短路保护部分由LM358 IC的第二个运算放大器设计,作为比较器。当电流开始流经0.5Ω电阻,在输出短路的情况下,它会导致运算放大器输出电压上升。标有OCP的红色LED指示灯将亮起,表示短路情况。这也会导致降压调节器的FB电压上升,有效地阻止其运行并切断输出电源。

VREG 2 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

Voltage Sensing
PA15
AN
NC
NC
RST
NC
NC
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
NC
NC
3.3V
Ground
GND
GND
PWM Control
PC8
PWM
NC
NC
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

VREG 2 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
LTE Cat.1 6 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
LTE Cat.1 6 Click complete accessories setup image hardware assembly
Nucleo-64 with STM32GXXX MCU Access 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 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

该库包含用于VREG 2 Click驱动程序的API。

关键功能:

  • vreg2_set_duty_cycle - 此功能以百分比设置PWM占空比

  • vreg2_pwm_start - 此功能启动PWM模块输出

  • vreg2_pwm_stop - 此功能停止PWM模块输出

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 VREG 2 Click example
 * 
 * # Description
 * This example demonstrates the use of the VREG 2 Click board by changing
 * the voltage output every 5 seconds.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and performs the click default configuration.
 *
 * ## Application Task
 * Controls the voltage output by changing the PWM duty cycle every 5 seconds.
 * The duty cycle ranges from 10% to 50%. Each step will be logged on
 * the USB UART where you can track the program flow.
 * 
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "vreg2.h"

static vreg2_t vreg2;
static log_t logger;

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    vreg2_cfg_t vreg2_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.
    vreg2_cfg_setup( &vreg2_cfg );
    VREG2_MAP_MIKROBUS( vreg2_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( PWM_ERROR == vreg2_init( &vreg2, &vreg2_cfg ) )
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( VREG2_ERROR == vreg2_default_cfg ( &vreg2 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void )
{
    static int8_t duty_pct = 10;
    static int8_t duty_step = 10;
    if ( VREG2_OK == vreg2_set_duty_cycle ( &vreg2, ( float ) duty_pct / 100 ) )
    {
        log_printf( &logger, "\r\n Duty: %u%%\r\n", ( uint16_t ) duty_pct );
    }
    duty_pct += duty_step;
    if ( ( duty_pct > 50 ) || ( duty_pct < 10 ) ) 
    {
        duty_step = -duty_step;
        duty_pct += ( duty_step * 2 );
    }
    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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