初学者
10 分钟

使用TPS389006和STM32G431RB以高精度监控多个电压水平

六通道窗口电压监控器

HW Monitor 3 Click with Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

已发布 12月 04, 2024

点击板

HW Monitor 3 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G431RB

电压监测具有 SIL-3 安全合规性,非常适合医疗设备、工业机器人和电机驱动器

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

HW Monitor 3 Click基于Texas Instruments的TPS389006,这是一款六通道窗口电压监督和监控IC。该I2C可编程设备专为在低电压供电轨且容差范围严格的系统中提供精准的电压监控而设计。通过内部高精度电阻设置过压和欠压条件的阈值,在宽温度范围(-40°C至+125°C)内提供±6mV的精度。它支持具有固定窗口阈值的电压水平,细分为0.2V到1.475V范围内的5mV步进或0.8V到5.5V范围内的20mV步进。该设备还具有2.48V的欠压锁定(UVLO)功能,确保在关键条件下的稳定运行。凭借对SIL-3安全标准的合规性,该板专为需要最高可靠性和安全性的应用而定制,例如医疗设备、工业机器人、服务器开关和电机驱动器。TPS389006具有集成的强大错误检测和监控功能,表现出卓越的性能。它包括两个远程感测

引脚,用于高电流核心轨的电压测量,补偿PCB走线上的电压降。这确保了高度精确的监控,使其非常适合需要精确电源管理的系统。内置的CRC错误检查和序列记录功能可在系统上电和掉电事件期间跟踪系统状态,而集成的ADC提供实时电压读数,为错误检查提供额外的冗余。HW Monitor 3 Click使用标准的2线I2C通信协议,允许主机MCU控制TPS389006。I2C接口支持高达1MHz的时钟频率,I2C地址可通过ADDR SEL跳线选择。I2C接口提供了选择阈值、复位延迟、毛刺滤波器和引脚功能的灵活性。内部毛刺抗扰性和噪声滤波器消除了外部RC元件的需求,减少了因电源瞬态引起的错误复位。除了接口引脚外,该板还使用了来自mikroBUS™插座的几个引脚来增强其功能。EN引脚用作设备启用信号,允许在需要时激活

TPS389006。INT引脚是一个有源低开漏中断输出,当监测到的电压超出预定义的安全窗口时发出信号,提供实时关键电压偏差警报。此外,SLP引脚通过有源低信号启用低功耗睡眠模式,在设备未主动监控时优化电源效率。此外,TPS389006通过mikroBUS™插座的SYN引脚提供同步功能(跨多个设备的序列记录同步),以在电轨上升时进行标记。当EN或SLP引脚从低变高或从高变低时,序列记录功能变为活动状态,直到序列超时结束。该Click板™可以在3.3V或5V逻辑电压下运行,通过VCC SEL跳线选择。这确保了3.3V和5V兼容的MCU均可正常使用通信线路。此外,该Click板™还配备了易于使用的函数库和示例代码,可作为进一步开发的参考。

HW Monitor 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

Sequence Logging Synchronization
PA15
AN
Device Enable
PC12
RST
ID COMM
PB12
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Sleep Mode Control
PC8
PWM
Interrupt
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

HW Monitor 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 HW Monitor 3 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • hwmonitor3_enable_channel - 此函数启用选定的监控通道。

  • hwmonitor3_set_scaling - 此函数设置选定监控通道的缩放级别。

  • hwmonitor3_read_voltage - 此函数读取所有6个监控模拟输入通道的电压值。

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 HW Monitor 3 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of HW Monitor 3 click board by reading and
 * displaying the voltage level from 6 analog input channels.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and performs the click default configuration.
 *
 * ## Application Task
 * Reads the voltage level from all 6 analog input channels and displays
 * the results on the USB UART once per second approximately.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "hwmonitor3.h"

static hwmonitor3_t hwmonitor3;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    hwmonitor3_cfg_t hwmonitor3_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.
    hwmonitor3_cfg_setup( &hwmonitor3_cfg );
    HWMONITOR3_MAP_MIKROBUS( hwmonitor3_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == hwmonitor3_init( &hwmonitor3, &hwmonitor3_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( HWMONITOR3_ERROR == hwmonitor3_default_cfg ( &hwmonitor3 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    hwmonitor3_ch_mon_t ch_mon;
    if ( HWMONITOR3_OK == hwmonitor3_read_voltage ( &hwmonitor3, &ch_mon ) )
    {
        log_printf ( &logger, " CH1: %.3f V\r\n", ch_mon.ch1_v );
        log_printf ( &logger, " CH2: %.3f V\r\n", ch_mon.ch2_v );
        log_printf ( &logger, " CH3: %.3f V\r\n", ch_mon.ch3_v );
        log_printf ( &logger, " CH4: %.3f V\r\n", ch_mon.ch4_v );
        log_printf ( &logger, " CH5: %.3f V\r\n", ch_mon.ch5_v );
        log_printf ( &logger, " CH6: %.3f V\r\n\n", ch_mon.ch6_v );
    }
    Delay_ms ( 1000 );
}

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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