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30 分钟

通过TC654和STM32G474RE提升您的冷却体验

无缝调节风扇速度,营造轻松氛围

Fan 5 Click with Nucleo 64 with STM32G474RE MCU

已发布 11月 08, 2024

点击板

Fan 5 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G474RE MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G474RE

使用我们的 PWM 模式风扇速度控制器,轻松掌控完美气流!

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Fan 5 Click 基于 Microchip 的 TC654,这是一款风扇速度控制器,允许您控制和监控两个直流无刷风扇的速度。TC654 基于 FanSense™ 技术,保护您的应用免受风扇故障的影响,并消除了对三线风扇的需求。使用 TC654,风扇速度可以通过其输入电压或串行接口来控制,从而实现高度灵活性。TC654 的输入电压表示温度,通常由所选的内部或外部热敏电阻提供(通过 NTC SEL 跳线选择)。TC654 通过脉宽调制风扇上的电压根据系统温度控制风扇速度。这种方法减少了风扇的噪音并延长了风扇的使用寿命。每个通道由一个外部 N 沟道 MOSFET 控制,通

过调节施加到 MOSFET 门极的电压也调节施加到风扇的电压。PWM 输出可以根据 TC654 的输入电压在 30% 和 100% 之间调节,或者如前所述,通过 I2C 接口编程,以允许无需外部热敏电阻即可控制风扇速度。标准的 I2C 2 线接口读取数据并配置设置,最大频率为 100kHz。TC654 还测量和监控风扇的每分钟转数 (RPM),这代表了风扇的健康状况。随着风扇轴承的磨损,风扇会减速并最终停止(转子锁定)。TC654 可以通过监控风扇的 RPM 水平检测风扇的开路、短路、未连接和转子锁定状态。除了可以通过 mikroBUS™ 插座的 FLT 引脚获得此信息

外,还可以通过标有 FAULT 的红色 LED 视觉检测到这种情况。风扇 RPM 数据和阈值寄存器可以通过 I2C 接口获取,从而实现完整的系统控制。除了两个风扇连接端子外,还有另一个终端 VFAN,用于 FAN1 的外部 12V 电源。FAN2 使用来自 5V mikroBUS™ 电源轨的必要供电。该 Click board™ 可以在 3.3V 和 5V 逻辑电压水平下运行,通过 VCC SEL 跳线选择。这样,3.3V 和 5V 的 MCU 都可以正确使用通信线路。此外,该 Click board™ 配备了包含易于使用的函数和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

Fan 5 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

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
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
Fault Indicator
PC14
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

Fan 5 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 Fan 5 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • fan5_get_rpm1 - Fan 5 获取 FAN1 的速度

  • fan5_set_duty_cycle - Fan 5 设置占空比

  • fan5_turn_on_fans - Fan 5 打开风扇

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 Fan 5 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of FAN 5 Click board by controlling and 
 * regulating the fan motors speed.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver, performs the Click default configuration, reads 
 * manufacturer id and sets configuration in correspondence to user-selected mode.
 *
 * ## Application Task
 * If Fan control is selected example will monitor FAN 1 speed and if the speed 
 * falls below 500 RPM for longer then 2.4 seconds fan output will be disabled.
 * In other case, example is showcasing speed control by changing duty cycle and 
 * monitoring fan speed.
 *
 * @author Stefan Ilic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "fan5.h"

#define FAN_CONTROL_MODE

static fan5_t fan5;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    fan5_cfg_t fan5_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.
    fan5_cfg_setup( &fan5_cfg );
    FAN5_MAP_MIKROBUS( fan5_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == fan5_init( &fan5, &fan5_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( FAN5_ERROR == fan5_default_cfg ( &fan5 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    fan5_turn_on_fans( &fan5 );
    uint8_t id = 0;
    fan5_get_mfr_id( &fan5, &id );
    log_printf( &logger, " Manufacturer ID: 0x%X \r\n", ( uint16_t ) id );
    
#if defined FAN_CONTROL_MODE
    fan5_set_duty_cycle( &fan5, FAN5_100_PER_DUTY );
    fan5_set_fan_fault1( &fan5, 500 );
#else
    fan5_set_duty_cycle( &fan5, FAN5_30_PER_DUTY );
    fan5_set_fan_fault1( &fan5, 0 );
#endif
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
#if defined FAN_CONTROL_MODE
    uint16_t speed = 0;
    uint8_t flag_data = 0;
    
    fan5_get_rpm1( &fan5, &speed);
    log_printf( &logger, " SPEED: %d RPM \r\n", speed );
    
    if ( FAN5_FAULT == fan5_get_fault_state( &fan5 ) )
    {
        fan5_get_status_flags ( &fan5, &flag_data );
        log_printf( &logger, " FLAG: %d \r\n", flag_data );
        if ( FAN5_F1F_FLAG & flag_data )
        {
            log_printf( &logger, " FAN SPEED DROPED !!! \r\n" );
            log_printf( &logger, " OUTPUT IS DISABLED \r\n" );
            fan5_turn_off_fans( &fan5 );
            for( ; ; );
        }
    }
    
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
#else
    uint16_t speed;
    uint8_t duty_value;
    
    for ( duty_value = FAN5_30_PER_DUTY; duty_value <= FAN5_100_PER_DUTY; duty_value++ )
    {
        fan5_set_duty_cycle( &fan5, duty_value );
        log_printf( &logger, " Duty value: %d \r\n", ( uint16_t ) duty_value );
        Delay_ms ( 1000 );
        Delay_ms ( 1000 );
        Delay_ms ( 1000 );
        Delay_ms ( 1000 );
        Delay_ms ( 1000 );
        fan5_get_rpm1( &fan5, &speed);
        log_printf( &logger, " SPEED: %d RPM \r\n", speed );
        Delay_ms ( 500 );
    }
#endif
}

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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