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使用 MP2632B 和 STM32G431RB 创建可靠且多功能的电源银行解决方案

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PowerBank Click with Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

已发布 11月 08, 2024

点击板

PowerBank Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G431RB

别让电池耗尽拖慢你的步伐——选择我们强大而多功能的充电宝,让你的设备无论身在何处都能顺畅运行。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

PowerBank Click 基于Monolithic Power Systems (MPS) 的MP2632B,这是一款高度集成的3A锂离子和锂聚合物电池充电器。它可以通过USB端口从连接的电池供电并为电池充电。MP2632B可以在充电和升压模式下运行,以实现全系统和电池电源管理。它集成了VIN到SYS的直通路径,将输入电压传递给系统。直通路径具有内置的过压保护(OVP)、过流保护(OCP),并且优先于充电路径。此板还可以通过底部的微型USB连接器为连接的电池充电。MP2632B在存在输入电源时以充电模式运行。MP2632B会自动检测电池电压,并分三个阶段为电池充电:涓流电流、恒定电流和恒定电压。其他

功能包括充电终止和自动充电。MP2632B还集成了输入电流限制和电压调节,以管理输入电源并优先考虑系统负载。在没有输入源的情况下,MP2632B通过PB切换到升压模式,以电池为SYS供电。在升压模式下,OLIM引脚可编程输出电流限制,MP2632B在轻负载时自动关闭。MP2632B还允许输出短路保护(SCP),在发生短路故障时将电池完全与负载断开。一旦短路故障解除,正常操作恢复。PowerBank Click上的操作模式选择按钮有几个用途。如果按钮按下超过1.5毫秒,且V IN不可用,则启用并锁存升压。如果按钮按下超过1.5毫秒,LED1-4将亮起五秒钟。如果按钮在一秒钟内按下超过

1.5毫秒两次,则作为手电筒开关。如果按钮按住超过2.5秒,这被定义为长按,手动关闭升压。集成了4个LED驱动器用于基于电压的燃料表指示。通过手电筒控制,MP2632B为移动电源和类似应用提供了一体化解决方案,无需外部微控制器。PowerBank Click还配备了MCP3221,这是一款逐次逼近A/D转换器(ADC),具有12位分辨率,通过I2C总线监控mikroBUS™插座上的电池电压。此Click板™只能在5V逻辑电压水平下运行。在使用具有不同逻辑电平的MCU之前,板上必须执行适当的逻辑电压电平转换。此外,该Click板™配有一个包含函数和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

PowerBank 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

锂聚合物电池是那些强调移动性且需要可靠、持久电源设备的理想解决方案。它与mikromedia板兼容,确保轻松集成而无需额外修改。电池的输出电压为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,提供持续的电力支持,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。

PowerBank Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
NC
NC
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
NC
NC
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
NC
NC
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

PowerBank 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 PowerBank Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • powerbank_read_data - 用于从MCP3221读取原始数据的函数。

  • powerbank_read_voltage - 用于计算连接电池电压的函数。

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 PowerBank Click example
 * 
 * # Description
 * This application is example of the PowerBank Click functionality
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initalizes I2C driver and makes an initial log.
 * 
 * ## Application Task  
 * This example shows the capabilities of the 
 * PowerBank click by measuring voltage of the connected
 * battery. In order to get correct calculations user should
 * change "v_ref" value to his own power supply voltage.
 * 
 *
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "powerbank.h"

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

static powerbank_t powerbank;
static log_t logger;

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    powerbank_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.

    powerbank_cfg_setup( &cfg );
    POWERBANK_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    powerbank_init( &powerbank, &cfg );

    Delay_ms( 100 );
    log_printf( &logger, "------------------------\r\n" );
    log_printf( &logger, "     PowerBank click    \r\n" );
    log_printf( &logger, "------------------------\r\n" );
}

void application_task ( void )
{
    uint16_t voltage;
    uint16_t v_ref = 5075;

    voltage = powerbank_read_voltage( &powerbank, v_ref );
    log_printf( &logger, "Battery voltage: %d mV\r\n", voltage );
    
    log_printf( &logger, "------------------------\r\n" );
    Delay_ms( 2000 );
}

void main ( void )
{
    application_init( );

    for ( ; ; )
    {
        application_task( );
    }
}
// ------------------------------------------------------------------------ END

额外支持

资源

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