中级
20 分钟

使用TPS25750S和STM32G431RB确保更快、更安全、更多功能的设备充电

插入、播放并充电!

USB-C Power Click with Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

已发布 11月 08, 2024

点击板

USB-C Power Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G431RB

我们的USB Type-C PD控制器释放了USB Type-C的全部潜力,让您前所未有地充电、传输数据并连接到各种外设。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

USB-C Power Click基于TPS25750S,这是一款来自德州仪器的USB Type-C和电源传输(PD)控制器,提供单个USB Type-C连接器的电缆插入和方向检测。TPS25750S在检测到电缆时通过CC线使用USB PD协议进行通信。当电缆检测和USB PD协商完成后,TPS25750S根据设定的配置启用适当的电源路径,以在USB IN-OUT连接器上提供或接收电源。TPS25750S针对支持USB-C PD电源的应用进行了高度优化,提供了强大的保护和完全管理的内部电源路径(5V/3A,36mΩ源开关)。第二个USB连接器标记为5V IN,用于以USB连接形式提供5V电压,这是内部5V源电源路径所必需的。此Click板™通过标准I2C 2线接口与MCU通信,以读取数据和配置设置,最大频率为

400kHz。此外,它还具有一个额外的中断信号,连接到mikroBUS™插座的IRQ引脚。除了用于与主机MCU通信的I2C端口外,TPS25750S还具有一个最大频率为400kHz的主配置I2C接口,可以连接到电池充电器(如BQ25792)或外部EEPROM,以传达适当的配置以设置充电模式、充电电流、OTG模式等。BQ25792是一款适用于1-4节锂离子和锂聚合物电池的全集成开关模式升降压充电器,允许用户以高达3A的功率源或接收电源。与电池充电器通信所需的电源和线路位于板右侧的未填充引脚上。得益于板载ADC跳线,TPS25750S可以根据位置设置死电池配置和PD控制器的I2C从设备地址。提供的两种死电池配置是安全模式和始终启用接收模式。安全模式不启用接收路径,并且在加载

配置之前禁用USB PD。在始终启用接收模式下,无论连接的源提供的电流量如何,设备都会启用接收路径。在加载配置之前,USB PD被禁用。此Click板™还具有两个位于未填充引脚上的GPIO信号,用于状态和控制信息的用户定义。GPIO引脚可以映射到USB Type-C、USB PD和特定应用事件,以控制其他IC、中断主处理器或接收来自其他IC的输入。除了GPIO,它还具有两个LED指示灯,IO0和IO1,用于在操作期间实现一些异常或状态的视觉检测。此Click板™只能在3.3V逻辑电压水平下运行。使用不同逻辑电平的MCU之前,必须进行适当的逻辑电压电平转换。此外,该Click板™配备了包含功能和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

USB-C Power 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
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
Interrupt
PC14
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PB8
SCL
I2C Data
PB9
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

USB-C Power 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 USB-C Power Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • usbcpower_get_status - USB-C Power获取状态功能。

  • usbcpower_get_pwr_status - USB-C Power获取电源状态功能。

  • usbcpower_start_patch_burst_mode - USB-C Power启动补丁突发模式功能。

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 USB-C Power Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of the USB-C Power Click board™
 * by configuring the PD controller to attempt to become a Power Source.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * The initialization of I2C module, log UART, and additional pins.
 * After the driver init, the app executes a default configuration,
 * depending on PD Device Mode, the app performs the patch bundle update tasks
 * for loading a patch bundle in burst mode to the PD controller.
 *
 * ## Application Task
 * The application display status information about 
 * the PD controller data role and power of the connection.
 * Results are being sent to the UART Terminal, where you can track their changes.
 * 
 * ## Additional Function
 * - static void usbcpower_display_status ( void )
 * - static void usbcpower_display_pwr_status ( void )
 *
 * @note
 * For the advanced configuration, use the TPS25750 Application Customization Tool:
 * https://dev.ti.com/gallery/search/TPS25750_Application_Customization_Tool
 *
 * @author Nenad Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "usbcpower.h"

static usbcpower_t usbcpower;
static log_t logger;
static uint32_t response;
static usbcpower_status_t status;
static usbcpower_pwr_status_t pwr_status;

/**
 * @brief USB-C Power display status function.
 * @details This function display status information.
 * @return Nothing.
 * @note None.
 */
static void usbcpower_display_status ( void );

/**
 * @brief USB-C Power display PWR status function.
 * @details This function display power of the connection status information.
 * @return Nothing.
 * @note None.
 */
static void usbcpower_display_pwr_status ( void );

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    usbcpower_cfg_t usbcpower_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.
    usbcpower_cfg_setup( &usbcpower_cfg );
    USBCPOWER_MAP_MIKROBUS( usbcpower_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == usbcpower_init( &usbcpower, &usbcpower_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( USBCPOWER_ERROR == usbcpower_default_cfg ( &usbcpower ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    usbcpower_set_patch_mode( &usbcpower, &response );
    if ( USBCPOWER_RSP_OK != response )
    {
        log_error( &logger, " Go to Patch Mode." );
        for ( ; ; );
    }
    
    uint8_t device_mode[ 6 ] = { 0 };
    usbcpower_get_device_mode( &usbcpower, &device_mode );
    log_printf( &logger, " PD Device Mode: %s\r\n", &device_mode[ 1 ] );
    log_printf( &logger, "-----------------------------\r\n" );
    Delay_ms( 100 );
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
    log_printf( &logger, "-----------------------------\r\n" );
    Delay_ms( 100 );
}

void application_task ( void ) 
{
    if ( USBCPOWER_OK == usbcpower_get_status( &usbcpower, &status ) )
    {
        if ( USBCPOWER_OK == usbcpower_get_pwr_status( &usbcpower, &pwr_status ) )
        {
            usbcpower_display_status( );
            log_printf( &logger, "- - - - - - - - - - - - - - -\r\n" );
            usbcpower_display_pwr_status( );
            log_printf( &logger, "-----------------------------\r\n" );
        }
    }
    Delay_ms( 3000 );
}

void main ( void ) 
{
    application_init( );

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

static void usbcpower_display_status ( void )
{
    if ( status.plug_present )
    {
        log_printf( &logger, " A plug is connected.\r\n" );
    }
    else
    {
        log_printf( &logger, " No plug is connected\r\n" );
    }
    
    if ( USBCPOWER_STATUS_NO_CONNECTION == status.conn_state )
    {
        log_printf( &logger, " No connection.\r\n" );
    }
    else if ( USBCPOWER_STATUS_PORT_DISABLED == status.conn_state )
    {
        log_printf( &logger, " Port is disabled.\r\n" );
    }
    else if ( USBCPOWER_STATUS_AUDIO_CONNECTION == status.conn_state )
    {
        log_printf( &logger, " Audio connection (Ra/Ra).\r\n" );
    }
    else if ( USBCPOWER_STATUS_DEBUG_CONNECTION == status.conn_state )
    {
        log_printf( &logger, " Debug connection (Rd/Rd).\r\n" );
    }
    else if ( USBCPOWER_STATUS_NO_CONNECTION_Ra == status.conn_state )
    {
        log_printf( &logger, " No connection, Ra detected (Ra but no Rd).\r\n" );
    }
    else if ( USBCPOWER_STATUS_RESERVED == status.conn_state )
    {
        log_printf( &logger, " Reserved (may be used for Rp/Rp Debug connection).\r\n" );
    }
    else if ( USBCPOWER_STATUS_CONNECT_NO_Ra == status.conn_state )
    {
        log_printf( &logger, " Connection present, no Ra detected.\r\n" );
    }
    else
    {
        log_printf( &logger, " Connection present, Ra detected.\r\n" );
    }
    
    if ( status.plug_orientation )
    {
        log_printf( &logger, " Upside-down orientation.\r\n" );
    }
    else
    {
        log_printf( &logger, " Upside-up orientation.\r\n" );
    }
    
    if ( status.port_role )
    {
        log_printf( &logger, " PD Controller is Source.\r\n" );
    }
    else
    {
        log_printf( &logger, " PD Controller is in the Sink role.\r\n" );
    }
}

static void usbcpower_display_pwr_status ( void )
{
    if ( pwr_status.pwr_conn )
    {
        log_printf( &logger, " Connection present.\r\n" );
    }
    else
    {
        log_printf( &logger, " No connection.\r\n" );
    }
    
    if ( USBCPOWER_PWR_STATUS_USB == pwr_status.type_c_current )
    {
        log_printf( &logger, " USB Default Current.\r\n" );
    }
    else if ( USBCPOWER_PWR_STATUS_TYPE_C_1_5A  == pwr_status.type_c_current )
    {
        log_printf( &logger, " Type-C Current: 1.5 A\r\n" );
    }
    else if ( USBCPOWER_PWR_STATUS_TYPE_C_3_0A  == pwr_status.type_c_current )
    {
        log_printf( &logger, " Type-C Current: 3.0 A\r\n" );
    }
    else
    {
        log_printf( &logger, "Explicit PD contract sets current.\r\n" );
    }
    
    if ( USBCPOWER_PWR_STATUS_CHG_ADV_DISABLE == pwr_status.charger_advertise )
    {
        log_printf( &logger, " Charger advertise disabled or not run.\r\n" );
    }
    else if ( USBCPOWER_PWR_STATUS_CHG_ADV_PROCESS == pwr_status.charger_advertise )
    {
        log_printf( &logger, " Charger advertisement in process.\r\n" );
    }
    else if ( USBCPOWER_PWR_STATUS_CHG_ADV_COMPLETE == pwr_status.charger_advertise )
    {
        log_printf( &logger, "Charger advertisement complete.\r\n" );
    }
    else
    {
        log_printf( &logger, "Reserved.\r\n" );
    }
}

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

额外支持

资源

喜欢这个项目吗?

'购买此套件' 按钮会直接带您进入购物车,您可以在购物车中轻松添加或移除产品。