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探索MC33883和STM32G431RB的H桥门极驱动器潜力

无缝切换,终极控制

H-Bridge Driver Click with Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

已发布 11月 08, 2024

点击板

H-Bridge Driver Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G431RB

开启精度、创新和效率的新纪元。将带有集成电荷泵和独立高低侧门驱动通道的H桥门驱动器添加到您的设计中吧!

A

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硬件概览

它是如何工作的?

H-Bridge Driver Click 基于NXP Semiconductors的MC33883,这是一个带有集成电荷泵和独立高低侧驱动通道的H桥门驱动器(或全桥预驱动器)。门驱动器输出可以提供和吸收高达1.0A的峰值电流脉冲,允许驱动大门电荷MOSFET或使用高脉宽调制(PWM)频率。它还支持低功耗的睡眠模式,典型电流为10μA。VIN1和VIN2端子是设备的电源输入。VIN1用于输出高侧驱动器和电荷泵,而VIN2用于线性调节。它们可以连接在一起或使用不同

的电压值,VIN1最高可达45V,VIN2最高可达28V。这些引脚还具有欠压(UV)和过压(OV)关断功能。如果其中一个电源电压低于欠压阈值或高于过压阈值,门输出将切换为低电平以关闭外部MOSFET。当电源恢复到高于UV阈值或低于OV阈值的水平时,设备将根据输入引脚的既定条件恢复正常运行。四个独立引脚独立控制门驱动器通道,分别路由到mikroBUS™插座的RST、AN、PWM和INT引脚。这些引脚允许将设备配置为两个独立的高侧门驱动

器和两个独立的低侧门驱动器。此外,它还有一个引脚用于将设备置于睡眠模式。当连接到mikroBUS™插座CS引脚的GEN引脚处于逻辑低电平时,设备处于睡眠模式;否则,它将完全运行。此Click板™可以通过VCC SEL跳线选择以3.3V或5V逻辑电压水平工作。这样,3.3V和5V的MCU都可以正确使用通信线路。此外,该Click板™配备了包含易于使用的功能库和示例代码,可作为进一步开发的参考。

H-Bridge Driver 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

H-Bridge MOSFET板是一个易于使用的适配器板,允许用户操作H-Bridge Driver Click板™的所有功能。该板有五个5.08mm间距的螺钉端子,便于连接电源和负载。板左侧的三个端子适合目标H-Bridge Driver Click板™连接,使用适当的高侧和低侧门驱动通道来控制电路内的输出或功能。左上角的第一个VIN端子代表PSMN019-100YLX MOSFET的电源连接器,允许类似连接的H-Bridge Driver Click板™的工作电压范围。在板的右侧,OUT端子用于驱动负载,如有刷直流电机。此板还提供两个LED指示灯,分别标记为REVERSE和FORWARD,以指示输出操作是反转还是正转。

H-Bridge Driver Click accessories image

DC齿轮电机 - 430RPM(3-6V)是电机和齿轮箱的全合一组合,通过增加齿轮来降低电机速度,同时增加输出扭矩。该齿轮电机具有直齿轮箱,使其成为低扭矩和低速度需求应用的高度可靠解决方案。对于齿轮电机来说,最关键的参数是速度、扭矩和效率,在这种情况下,空载速度为520RPM,最大效率下为430RPM,电流为60mA,扭矩为50g.cm。该电机额定工作电压范围为3-6V,支持顺时针/逆时针旋转方向,是机器人、医疗设备、电动门锁等最初由有刷直流电机执行的多种功能的理想解决方案。

H-Bridge Driver Click accessories 2 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Input Low Side 2
PA15
AN
Input High Side 2
PC12
RST
Global Enable
PB12
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Input Low Side 1
PC8
PWM
Input High Side 1
PC14
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

H-Bridge Driver 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

通过调试模式的应用程序输出

1. 一旦代码示例加载完成,按下 "DEBUG" 按钮将启动构建过程,并将其编程到创建的设置上,然后进入调试模式。

2. 编程完成后,IDE 中将出现一个带有各种操作按钮的标题。点击绿色的 "PLAY" 按钮开始读取通过 Click board™ 获得的结果。获得的结果将在 "Application Output" 标签中显示。

DEBUG_Application_Output

软件支持

库描述

该库包含 H-Bridge Driver Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • hbridgedriver_glo_enable - 全局启用功能

  • hbridgedriver_reverse - H桥模式反转功能

  • hbridgedriver_forward - H桥模式正转功能

开源

代码示例

这个示例可以在 NECTO Studio 中找到。欢迎下载代码,或者您也可以复制下面的代码。

/*!
 * @file main.c
 * @brief H-Bridge Driver Click Example.
 *
 * # Description
 * This is an example that demonstrates the use of the H-Bridge Driver Click board.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes GPIO and LOG structures, and sets AN, RST, CS, PWM and 
 * INT pins as output and start to write log.
 *
 * ## Application Task
 * Demonstrates use of the H-Bridge Driver click board by turning connected MOSFETs 
 * gates high or low in order to drive the motor forward, in reverse, brake or coast.
 *
 * @author Stefan Ilic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "hbridgedriver.h"

static hbridgedriver_t hbridgedriver;   /**< H-Bridge Driver Click driver object. */
static log_t logger;    /**< Logger object. */

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    hbridgedriver_cfg_t hbridgedriver_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.
    hbridgedriver_cfg_setup( &hbridgedriver_cfg );
    HBRIDGEDRIVER_MAP_MIKROBUS( hbridgedriver_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( DIGITAL_OUT_UNSUPPORTED_PIN == hbridgedriver_init( &hbridgedriver, &hbridgedriver_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    hbridgedriver_glo_enable( &hbridgedriver, HBRIDGEDRIVER_PROP_EN );
    Delay_ms( 100 );
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    log_printf( &logger, " The motor turns forward! \r\n" );
    hbridgedriver_forward( &hbridgedriver );
    Delay_ms( 3000 );
    log_printf( &logger, " The motor brakes! \r\n" );
    hbridgedriver_braking( &hbridgedriver );
    Delay_ms( 3000 );
    log_printf( &logger, " The motor turns in reverse \r\n" );
    hbridgedriver_reverse( &hbridgedriver );
    Delay_ms( 3000 );
    log_printf( &logger, " The motor coasting \r\n" );
    hbridgedriver_coasting( &hbridgedriver );
    Delay_ms( 3000 );
}

void main ( void ) 
{
    application_init( );

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

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

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