初学者
10 分钟

使用TPD2015FN和STM32G431RB在工业及其他高需求环境中控制电感和电阻负载

用于电机、电磁阀和灯驱动的高侧开关(8通道)

IPD Click - 2015 with Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

已发布 11月 08, 2024

点击板

IPD Click - 2015

开发板

Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G431RB

增强工业自动化和需要控制电阻性和感性负载的应用,每个通道的电流容量高达0.5A,负载高达50mH。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

IPD Click - 2015 基于东芝半导体的TPD2015FN,这是一款具有MOSFET输出的8通道高侧开关,设计用于直接由CMOS和TTL逻辑电路驱动。它非常适合驱动电感性和电阻性负载,如工业可编程逻辑控制器、工业使用的电机、继电器、工厂自动化设备中的灯等。TPD2015FN的一个关键优势是内置的过电流和过温保护,通过防止过热和过电流来提高系统稳定性。TPD2015FN能够处理来自电感负载的反电动势,而不会超过组件的电压耐受性,优化用于高达50mH负载,每通道电流容量为0.5A,支持8-24V的外部

电源供应。各通道可以并联运行以增加输出的电流能力。如前所述,该Click板集成了全面的保护机制,包括当温度超过175°C时停用所有输出(OUT1-OUT8)的过温保护和在负载短路期间限制电压和电流的过电流保护,确保设备及其连接的外围设备的安全。设计用于与CMOS和TTL系统的直接集成,IPD Click具有每个输出通道的输入控制端子,允许独立的通道控制。IN1到IN4输入通过mikroBUS™插座直接接口,额外的IN5到IN8输入通过未填充的头部访问。TPD2015FN的每个输入控制引脚都配有内置

的300kΩ下拉电阻,以在开路状态下保持低逻辑状态。该Click板默认未填充东芝半导体的CRS20140A感性负载解耦二极管,允许用户在较高感性负载情况下添加。此外,它配备了用于所使用负载开关及其电源管理的二极管配置跳线。这些跳线已预配置,无需任何调整即可立即使用。该Click板可以通过VCC SEL跳线选择在3.3V或5V逻辑电压水平下运行。这样,无论是3.3V还是5V的MCU都可以正确使用通信线。此外,该Click板还配备了包含易于使用的函数和示例代码的库,可以作为进一步开发的参考。

IPD Click - 2015 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

Load 1 Control
PA15
AN
Load 2 Control
PC12
RST
ID COMM
PB12
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Load 3 Control
PC8
PWM
Load 4 Control
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!”

原理图

IPD Click - 2015 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 IPD Click - 2015 驱动程序的 API。

关键功能:

  • ipd2015_all_pins_set - IPD 2015 引脚设置功能

  • ipd2015_set_out_level - IPD 2015 设置输出电平功能

  • ipd2015_get_out_state - IPD 2015 获取输出电平功能

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 IPD 2015 Click Example.
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of IPD 2015 click board by toggling the output state.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and logger.
 *
 * ## Application Task
 * Switches on all output pins state for 2 seconds, then switches them off, and turns them on one by one.
 *
 * @author Stefan Ilic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "ipd2015.h"

static ipd2015_t ipd2015;   /**< IPD 2015 Click driver object. */
static log_t logger;    /**< Logger object. */

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    ipd2015_cfg_t ipd2015_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.
    ipd2015_cfg_setup( &ipd2015_cfg );
    IPD2015_MAP_MIKROBUS( ipd2015_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( DIGITAL_OUT_UNSUPPORTED_PIN == ipd2015_init( &ipd2015, &ipd2015_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    log_printf( &logger, " Turning OUT 1 to OUT 4 HIGH \r\n" );
    ipd2015_all_pins_set( &ipd2015 );
    Delay_ms( 2000 );

    log_printf( &logger, " Turning OUT 1 to OUT 4 LOW \r\n" );
    ipd2015_all_pins_clear( &ipd2015 );
    Delay_ms( 2000 );

    log_printf( &logger, " Turning OUT 1 to OUT 4 one by one \r\n" );
    uint8_t out_sel = IPD2015_OUT1_PIN_MASK;
    do
    {
        ipd2015_set_out_level( &ipd2015, out_sel, IPD2015_PIN_STATE_HIGH );
        Delay_ms( 2000 );
        ipd2015_set_out_level( &ipd2015, out_sel, IPD2015_PIN_STATE_LOW );
        out_sel <<=  1;
    }
    while ( out_sel <= IPD2015_OUT4_PIN_MASK );
    
}

void main ( void ) 
{
    application_init( );

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

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

额外支持

资源

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