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使用 NIS6150 和 STM32G431RB 确保您的设备发挥最佳性能

eFuse:解锁可靠性,提高效率

eFuse 3 Click with Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

已发布 11月 08, 2024

点击板

eFuse 3 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G431RB

通过我们的尖端eFuse设备体验增强的可靠性和效率,轻松管理电压和电流,保护您的设备并提升其性能。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

eFuse 3 Click基于NIS6150,这是ON Semiconductor生产的自保护、可复位电子保险丝,包含电路可监测输入电压、输出电压、输出电流和芯片温度。它具有启用功能(ENABLE),带有单独的“标志”用于故障识别,可调输出电流限制保护,带有热关断功能和电流监测引脚。NIS6150还包括一个内部温度感应电路,可感应功率FET芯片上的温度。如果温度达到175°C,设备将关闭并断开负载电源。此Click板™通过Microchip的22位sigma-delta ADC MCP3551使用3线SPI串行接口与MCU通信。MCP3551用于电流监测目的,通过将NIS6150 IMON引脚的输出电流转换为数字数据,具有22位的高分辨率和低噪声,可通过Click板™的SPI接口获

得。此ADC使用参考电压,由Microchip的MCP1541提供的4.096V参考电压水平,从+5V mikroBUS™电源轨供电,从而实现高精度和稳定性。连接到此Click板™中间连接器的电阻(标记为Rlim)设置过载和短路电流限制水平。VSL引脚路由到mikroBUS™插座上的RST引脚,通过将此引脚拉至低逻辑状态,可以将过电压钳位设置为5.7V或6.5V的最低值。它监测输出电压,如果输入超过输出电压,主FET的栅极驱动将减少以限制输出。这旨在允许通过瞬态运行,同时保护负载。如果过电压条件存在数秒钟,由于FET上的电压降和负载电流组合,设备可能会过热。在这种情况下,热保护电路将关闭设备。eFuse 3 Click还具有mikroBUS™插座的

两个活动附加引脚,标记为FLG和EN的INT和PWM引脚。连接到mikroBUS™插座上的PWM引脚的启用功能提供了控制eFuse输出的数字接口。因此,当此引脚拉至低逻辑状态时,eFuse将关闭。另一方面,路由到mikroBUS™插座上的INT引脚的“标志”引脚向MCU发送有关芯片状态的信息。如果发生热故障,此引脚上的电压将变为低电平,以向监控电路发出设备处于热关断状态的信号。此Click板™可以通过VCC SEL跳线选择3.3V或5V逻辑电压电平运行。这使得具有3.3V和5V功能的MCU可以正确使用通信线路。此外,Click板™配备了一个库,包含易于使用的函数和示例代码,可作为进一步开发的参考。

eFuse 3 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

NC
NC
AN
Overvolatage Clamp
PC12
RST
SPI Chip Select
PB12
CS
SPI Clock
PB3
SCK
SPI Data OUT
PB4
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Enable
PC8
PWM
Interrupt
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

eFuse 3 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 eFuse 3 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • efuse3_get_current - eFuse 3获取电流功能

  • efuse3_get_flag - eFuse 3获取标志功能

  • efuse3_reset - eFuse 3复位功能

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 eFuse3 Click example
 *
 * # Description
 * This library contains API for the eFuse 3 Click driver.
 * The library contains drivers to enable/disable the device, 
 * for reading ADC voltage, overflow status, output and current value [ A ].
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes SPI driver and set default configuration.
 *
 * ## Application Task
 * This is an example that demonstrates the use of the eFuse 3 Click board. 
 * Read and display device status information and current value [ A ].
 * The eFuse 3 includes an overvoltage clamp the circuit that limits the output voltage
 * during transients but does not shut the unit down, 
 * thereby allowing the load circuit to continue its operation.
 * The Electronic Fuse is to limit current and current limit 
 * Current limit ( 0.1 A - 1.8 A ) depends on the choice of resistor wired 
 * on the Rlimit ( 1 Ohm - 15 Ohm ) connector.
 * For example, for Rlimit resistance of 1 Ohm, current limit is 1 A 
 * ( 3.5 Ohm - 0.5 A, 7 Ohm - 0.25 A ). 
 * Read details from the ON Semiconductor NIS6150 datasheets.   
 * Results are being sent to the Usart Terminal where you can track their changes.
 *
 * @author Nenad Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "efuse3.h"

static efuse3_t efuse3;
static log_t logger;

static float voltage;
static float current;
static uint8_t overflow_status;

void application_init ( void ) {
    log_cfg_t log_cfg;        /**< Logger config object. */
    efuse3_cfg_t efuse3_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.

    efuse3_cfg_setup( &efuse3_cfg );
    EFUSE3_MAP_MIKROBUS( efuse3_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag  = efuse3_init( &efuse3, &efuse3_cfg );
    if ( init_flag == SPI_MASTER_ERROR ) {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }

    efuse3_default_cfg ( &efuse3 );
    log_info( &logger, " Application Task " );
    log_printf( &logger, "---------------------------\r\n" );
    Delay_ms( 100 );
}

void application_task ( void ) {
    log_printf( &logger, " Status  :" );    
    
    if ( efuse3_get_flag( &efuse3 ) == EFUSE3_FLAG_NORMAL_OPERATION ) {
        log_printf( &logger, " Normal operation \r\n" );
    } else {
        log_printf( &logger, " Device OFF \r\n" );

        if ( overflow_status == EFUSE3_OVERFLOW_HIGH ) {
            log_printf( &logger, " Overflow high in the analog input voltage.\r\n" );    
        } else if ( overflow_status == EFUSE3_OVERFLOW_LOW ) {
            log_printf( &logger, " Overflow low in the analog input voltage.\r\n" ); 
        }
        
        efuse3_reset( &efuse3 );
        Delay_ms( 1000 );
    }
    
    log_printf( &logger, "- - - - - - - - - - - - - - \r\n" );
    efuse3_get_current( &efuse3, &current );
    log_printf( &logger, " Current : %.5f A\r\n", current );
    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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