Napajanje STM32 USB tipa C

Uvod

Ta dokument vsebuje seznam pogosto zastavljenih vprašanj (FAQ) o STM32 USB Type-C® in napajanju.

Napajanje prek USB Type-C®

Ali se lahko USB Type-C® PD uporablja za prenos podatkov? (Brez uporabe funkcij hitrega prenosa podatkov USB)

Čeprav USB Type-C® PD sam po sebi ni zasnovan za visokohitrostni prenos podatkov, ga je mogoče uporabljati z drugimi protokoli in alternativnimi načini ter upravljati osnovni prenos podatkov.

Kakšna je praktična uporaba modula VDM UCPD?

Sporočila, ki jih določi proizvajalec (VDM) v USB Type-C® Power Delivery, zagotavljajo prilagodljiv mehanizem za razširitev funkcionalnosti USB Type-C® PD, ki presega standardno pogajanje o napajanju. VDM-ji omogočajo identifikacijo naprave, alternativne načine, posodobitve vdelane programske opreme, ukaze po meri in odpravljanje napak. Z implementacijo VDM-jev lahko prodajalci ustvarijo lastniške funkcije in protokole, hkrati pa ohranijo združljivost s specifikacijo USB Type-C® PD.

STM32CubeMX je treba konfigurirati s posebnimi parametri, kje so na voljo?

Najnovejša posodobitev je spremenila prikaz informacij, da so uporabniku prijaznejše, zdaj vmesnik preprosto zahteva glasnosttage in želeni tok. Vendar pa te parametre najdete v dokumentaciji, hitro referenčno tabelo si lahko ogledate v AN5418.

Slika 1Podrobnosti specifikacije (tabela 6-14 v specifikaciji napajanja univerzalnega serijskega vodila)

Slika 2 pojasnjuje uporabljeno vrednost 0x02019096.
Slika 2. Podrobno dekodiranje PDO

Za več podrobnosti o definiciji PDO si oglejte razdelek POWER_IF v UM2552.

Kolikšen je največji izhodni tok USB vmesnika?

Največji izhodni tok, ki ga dovoljuje standard USB Type-C® PD, je 5 A s posebnim 5 A kablom. Brez posebnega kabla je največji izhodni tok 3 A.

Ali ta "dvojna vloga" pomeni, da lahko napajamo in polnimo v obratni smeri?

Da, DRP (dvojna vrata) se lahko napajajo (ponor) ali pa napajajo (izvor). Običajno se uporabljajo v napravah, ki se napajajo z baterijami.

Krmilnik in zaščita napajanja STM32

Ali MCU podpira samo PD standard ali tudi QC?

Mikrokrmilniki STM32 podpirajo predvsem standard USB Power Delivery (PD), ki je prilagodljiv in široko sprejet protokol za napajanje prek priključkov USB Type-C®. Mikrokrmilniki STM32 ali sklad USB PD podjetja STMicroelectronics ne zagotavljajo izvorne podpore za hitro polnjenje (QC). Če je potrebna podpora za hitro polnjenje, je treba z mikrokrmilnikom STM32 uporabiti namensko integrirano vezje krmilnika QC.

Ali je mogoče v paketu implementirati algoritem za sinhrono usmerjanje? Ali lahko upravlja več izhodov in vlog krmilnika?

Implementacija sinhronega algoritma za usmerjanje z več izhodi in vlogo krmilnika je izvedljiva z mikrokrmilniki STM32. Z konfiguriranjem perifernih naprav PWM in ADC ter razvojem krmilnega algoritma je mogoče doseči učinkovito pretvorbo moči in upravljati več izhodov. Poleg tega uporaba komunikacijskih protokolov, kot sta I2C ali SPI, usklajuje delovanje več naprav v konfiguraciji krmilnika in cilja. Kot npr.ampNa primer, STEVAL-2STPD01 z enim samim STM32G071RBT6, ki ima vgrajena dva krmilnika UCPD, lahko upravlja dva priključka Type-C Power Delivery z močjo 60 W.

Ali obstajajo TCPP za VBUS > 20 V? Ali se ti izdelki nanašajo na EPR?

Serija TCPP0 je nazivno napeta do 20 V VBUS.tage SPR (standardno območje moči).

Katera serija mikrokrmilnikov STM32 podpira USB Type-C® PD?

Periferna naprava UCPD za upravljanje USB Type-C® PD je vgrajena v naslednje serije STM32: STM32G0, STM32G4, STM32L5, STM32U5, STM32H5, STM32H7R/S, STM32N6 in STM32MP2. V času pisanja dokumenta ima vrednost 961 P/N.

Kako narediti, da STM32 MCU deluje kot serijska USB naprava po tečaju USB CDC? Ali mi isti ali podoben postopek pomaga, da ne pišem kode?

Komunikacijo prek USB rešitve podpira Real Ex.ampmanj orodij za odkrivanje ali vrednotenje, vključno s celovitimi knjižnicami brezplačne programske opreme inampdatoteke, ki so na voljo v paketu MCU. Generator kode ni na voljo.

Ali je mogoče dinamično spreminjati 'podatke' PD med izvajanjem programske opreme? Npr. vol.tagin trenutne zahteve/zmogljivosti, potrošnik/ponudnik itd.?

Zahvaljujoč USB Type-C® PD je mogoče dinamično spreminjati vlogo napajanja (potrošnik – PORIV ali ponudnik – VIR), povpraševanje po energiji (objekt podatkov o napajanju) in vlogo podatkov (gostitelj ali naprava). Ta prilagodljivost je prikazana v STM32H7RS USB z dvojno vlogo za prenos podatkov in napajanje videa.

Ali je mogoče uporabiti standard USB 2.0 in Power Delivery (PD) za sprejem več kot 500 mA?

USB Type-C® PD omogoča visoko zmogljivo in hitro polnjenje naprav USB neodvisno od prenosa podatkov. Tako je mogoče med prenosom v USB 500.x, 2.x prejeti več kot 3 mA.

Ali imamo možnost branja informacij o izvorni ali ponorni napravi, kot sta PID/UID naprave USB?

USB PD podpira izmenjavo različnih vrst sporočil, vključno z razširjenimi sporočili, ki lahko vsebujejo podrobne informacije o proizvajalcu. API USBPD_PE_SendExtendedMessage je zasnovan za lažjo komunikacijo, saj napravam omogoča zahtevanje in prejemanje podatkov, kot so ime proizvajalca, ime izdelka, serijska številka, različica vdelane programske opreme in druge prilagojene informacije, ki jih določi proizvajalec.

Ali je treba pri uporabi ščita X-NUCLEO-SNK1M1, ki vključuje TCPP01-M12, uporabiti tudi X-CUBE-TCPP? Ali pa je X-CUBE-TCPP v tem primeru neobvezen?

Za zagon rešitve USB Type-C® PD v načinu SINK je za lažjo implementacijo priporočljiv X-CUBE-TCPP, saj je treba rešitev STM32 USB Type-C® PD upravljati. TCPP01-M12 je povezana optimalna zaščita.

Na tiskanih vezjih USB so podatkovne linije USB (D+ in D-) usmerjene kot 90-ohmski diferencialni signali. Ali morajo biti tudi sledi CC1 in CC2 signali 90 ohmov?

CC linije so enostranske linije s 300 kbps nizkofrekvenčno komunikacijo. Karakteristična impedanca ni kritična.

Ali lahko TCPP zaščiti D+, D-?

TCPP ni prilagojen za zaščito vodov D+/-. Za zaščito vodov D+/- USBLC6-2 Priporočljiva je zaščita pred elektrostatično razelektritvijo oz. ECMF2-40A100N6 Zaščita pred elektrostatično prenapetostjo + filter skupnega načina, če so v sistemu radijske frekvence.

Ali je gonilnik HAL ali register enkapsuliran?

Voznik je HAL.

Kako lahko zagotovim, da STM32 pravilno obravnava pogajanja o moči in upravljanje toka v protokolu PD, ne da bi pisal kodo?

Prvi korak je lahko serija terenskih testov interoperabilnosti z uporabo razpoložljivih naprav, ki so na voljo na trgu. Za razumevanje delovanja rešitve STM32CubeMonUCPD omogoča spremljanje in konfiguracijo aplikacij STM32 USB Type-C® in Power Delivery.

Drugi korak je lahko certificiranje s programom skladnosti USB-IF (forum implementatorjev USB) za pridobitev uradne številke TID (identifikacija testa). Izvede se lahko v delavnici za skladnost, ki jo sponzorira USB-IF, ali v pooblaščenem neodvisnem testnem laboratoriju.

Koda, ki jo je ustvaril X-CUBE-TCPP, je pripravljena za certificiranje, rešitve v plošči Nucleo/Discovery/Evaluation pa so že certificirane.

Kako implementirati funkcijo OVP zaščite vrat tipa C? Ali je mogoče nastaviti mejo napake znotraj 8 %?

Prag OVP se določi z vol.tagdelilnik mostu, priključen na primerjalnik s fiksno vrednostjo pasovne reže.
Vhod primerjalnika je VBUS_CTRL na TCPP01-M12 in Vsense na TCPP03-M20. Prag volumna OVP VBUStage se lahko HW spremeni glede na volumentagrazmerje delilnika e.
Vendar je priporočljivo uporabiti razmerje delilnika, predstavljeno na X-NUCLEO-SNK1M1 ali X-NUCLEO-DRP1M1, v skladu z želenim največjim volumnom.tage.

Je stopnja odprtosti visoka? Ali je mogoče prilagoditi nekatere specifične naloge?

Sklad USB Type-C® PD ni odprt. Vendar pa je mogoče prilagoditi vse njegove vhode in interakcijo z rešitvijo. Za ogled vmesnika UCPD si lahko ogledate tudi referenčni priročnik za STM32.

Na kaj moramo biti pozorni pri načrtovanju vezja za zaščito vrat?

Integrirano vezje TCPP mora biti nameščeno blizu priključka tipa C. Shematska priporočila so navedena v uporabniških priročnikih za X-NUCLEO-SNK1M1, X-NUCLEO-SRC1M1, in X-NUCLEO-DRP1M1Za zagotovitev dobre odpornosti proti elektrostatični razelektritvi priporočam, da si ogledate Nasveti za postavitev ESD.

Dandanes se iz Kitajske uvaja veliko enočipnih integriranih vezij. Kakšne so njihove posebne prednosti?tagUporaba STM32?

Ključne prednosti te rešitve se pojavijo pri dodajanju konektorja Type-C PD obstoječi rešitvi STM32. Takrat je stroškovno učinkovita zaradi nizke napetosti.tagKrmilnik UCPD je vgrajen v STM32 in ima visoko glasnosttagNadzor/zaščito izvaja TCPP.

Ali ST priporoča kakšno rešitev z napajalnikom in STM32-UCPD?

So popolni bivši/eample z a Dvojni adapter za napajanje USB Type-C temelji na programabilnem buck pretvorniku STPD01. STM32G071RBT6 in dva TCPP02-M18 se uporabljata za podporo dveh programabilnih buck regulatorjev STPD01PUR.

Kakšna je ustrezna rešitev za pomivalno korito (monitor razreda 60 W), aplikacijo z vhodom HDMI ali DP in napajanjem?

STM32-UCPD + TCPP01-M12 lahko podpira potopno moč do 60 W. Za HDMI ali DP je potreben alternativni način, ki ga je mogoče izvesti s programsko opremo.

Ali ti izdelki pomenijo, da so bili testirani glede standardnih specifikacij USB-IF in skladnosti z USB?

Koda, ustvarjena ali predlagana v paketu vdelane programske opreme, je bila preizkušena in uradno certificirana za nekatere ključne konfiguracije strojne opreme. Kot npr.ampX-NUCLEO-SNK1M1, X-NUCLEO-SRC1M1 in X-NUCLEO-DRP1M1 poleg NUCLEO so bili uradno certificirani, ID-ji testov USB-IF pa so: TID5205, TID6408 in TID7884.

Konfiguracijska in aplikacijska koda

Kako lahko zgradim PDO?

Izdelava objekta podatkov o napajanju (PDO) v kontekstu USB Power Delivery (PD) vključuje definiranje zmogljivosti napajanja vira ali ponora USB PD. Tukaj so koraki za ustvarjanje in konfiguracijo PDO:

1. Določite vrsto zaščitenega označevanja porekla (ZOP):
   • Fiksna dobava PDODoloča fiksni volumentage in tok
   • Napajanje z baterijo PDODoloča obseg volumnatagin največjo moč
   • Spremenljiva dobava PDODoloča obseg volumnatages in največji tok
   • Programabilni napajalnik (PPS) APDOOmogoča programirljivo glasnosttage in tok.
2. Določite parametre:
   • voltage: Voltagraven, ki jo zagotavlja ali zahteva ZOP
   • Tok / moč: Tok (za fiksne in spremenljive PDO-je) ali moč (za baterijske PDO-je), ki jo zagotavlja PDO
     ali zahteva.
3. Uporabite grafični vmesnik STM32 Cube MonUCPD:
   • 1. korakPrepričajte se, da imate najnovejšo različico aplikacije STM32 Cube Mon UCPD.
   • 2. korakPovežite svojo ploščo STM32G071-Disco z gostiteljskim računalnikom in zaženite aplikacijo STM32 Cube Monitor-UCPD
   • 3. korakV aplikaciji izberite svojo tablo
   • 4. korakPojdite na stran »konfiguracija vrat« in kliknite zavihek »zmogljivosti pomivalnega korita«, da si ogledate
     trenutni seznam ZOP
   • 5. korakSpremenite obstoječi PDO ali dodajte novega tako, da sledite navodilom
   • 6. korakKliknite ikono »pošlji cilju«, da posodobljen seznam PDO pošljete na svojo tablo.
   • 7. korakKliknite ikono »shrani vse v cilj«, da shranite posodobljen seznam PDO na svojo tablo[*].

Tukaj je bivšiampLeka o tem, kako lahko v kodi definirate PDO s fiksno ponudbo:

/* Define a fixed supply PDO */
uint32_t fixed_pdo = 0;
fixed_pdo |= (voltage_in_50mv_units << 10); // Voltage in 50 mV units
fixed_pdo |= (max_current_in_10ma_units << 0); // Max current in 10 mA units
fixed_pdo |= (1 << 31); // fixed supply type

Example konfiguracijo

Za PDO s fiksnim napajanjem s 5 V in 3 A:

content_copy
uint32_t fixed_pdo = 0;
fixed_pdo |= (100 << 10); // 5 V (100 * 50 mV)
fixed_pdo |= (30 << 0); // 3A (30 * 10 mA)
fixed_pdo |= (1 << 31); // fixed supply type

Dodatni premisleki: 

• Dinamična izbira PDO: Metodo izbire PDO lahko dinamično spremenite med izvajanjem s spreminjanjem spremenljivke USED_PDO_SEL_METHOD v datoteki usbpd_user_services.c. file[*] .
• Vrednotenje zmogljivosti: Za vrednotenje prejetih zmogljivosti in pripravo sporočila zahteve uporabite funkcije, kot je USBPD_DPM_SNK_EvaluateCapabilities[*].

Izgradnja PDO vključuje definiranje volumnatagparametre e in toka (ali moči) ter njihovo konfiguriranje z orodji, kot je STM32CubeMonUCPD, ali neposredno v kodi. Z naslednjim korakom in primeromampZ na voljo lahko učinkovito ustvarjate in upravljate PDO-je za svoje aplikacije USB PD.

Ali obstaja funkcija za shemo določanja prioritet z več kot enim priključenim PD-sink-om?

Da, obstaja funkcija, ki podpira shemo določanja prioritet, ko je priključenih več kot en PD-sink. To je še posebej uporabno v scenarijih, kjer je na en vir napajanja priključenih več naprav. Porazdelitev napajanja je treba upravljati glede na prioriteto.

Shemo določanja prioritet je mogoče upravljati s funkcijo USBPD_DPM_SNK_EvaluateCapabilities. Ta funkcija ovrednoti prejete zmogljivosti iz vira PD in pripravi sporočilo zahteve na podlagi zahtev in prioritet ponora. Pri delu z več ponori lahko shemo določanja prioritet implementirate tako, da vsakemu ponoru dodelite ravni prioritete in spremenite funkcijo USBPD_DPM_SNK_EvaluateCapabilities, da upošteva te prioritete.

content_copy
uint32_t fixed_pdo = 0;
fixed_pdo |= (100 << 10); // 5V (100 * 50mV)
fixed_pdo |= (30 << 0); // 3A (30 * 10mA)
fixed_pdo |= (1 << 31); // Fixed supply type

/* Define a Fixed Supply PDO */
uint32_t fixed_pdo = 0;
fixed_pdo |= (voltage_in_50mv_units << 10); // Voltage in 50mV units
fixed_pdo |= (max_current_in_10ma_units << 0); // Max current in 10mA units
fixed_pdo |= (1 << 31); // Fixed supply type

Ali je obvezna uporaba DMA z LPUART za grafični uporabniški vmesnik?

Da, komunikacija prek rešitve ST-LINK je obvezna.

Ali je nastavitev LPUART na 7 bitov za dolžino besede pravilna?

Da, pravilno je.

V orodju STM32CubeMX je potrditveno polje »varčevanje z energijo neaktivnega UCPD – deaktivno izklop izpraznjene baterije«. Kaj pomeni to potrditveno polje, če je omogočeno?

Ko je priključen vhod SOURCE, USB Type-C® potrebuje pull-up upor, priključen na 3.3 V ali 5.0 V. Deluje kot generator tokovnega vira. Ta tokovni vir je mogoče onemogočiti, ko se USB Type-C® PD ne uporablja, da se zmanjša poraba energije.

Ali je za aplikacije STM32G0 in USB PD potrebno uporabljati FreeRTOS? Kakšni so načrti za aplikacije USB PD, ki ne uporabljajo FreeRTOS?amples?

Uporaba FreeRTOS za aplikacije USB Power Delivery (USB PD) na mikrokrmilniku STM32G0 ni obvezna. USB PD lahko implementirate brez RTOS z obravnavo dogodkov in avtomatov stanj v glavni zanki ali s prekinjanjem servisnih rutin. Čeprav so se pojavile zahteve za USB Power Delivery npr.ampdatoteke brez RTOS. Trenutno ni nobenih datotek brez RTOS.ample je na voljo. Vendar pa nekateri AzureRTOS exampso na voljo za seriji STM32U5 in H5.

Ali je v demonstraciji STM32CubeMX, ki gradi aplikacijo USB PD za STM32G0, natančnost HSI sprejemljiva za aplikacije USB PD? Ali je uporaba zunanjega kristala HSE obvezna?

HSI zagotavlja jedrni takt za periferno napravo UCPD, zato uporaba HSE ni koristna. Poleg tega STM32G0 podpira brezkristalno delovanje za USB 2.0 v načinu naprave, zato bi bil HSE potreben le v načinu gostitelja USB 2.0.

Slika 3Ponastavitev in ure UCPD

Ali obstaja kakšna dokumentacija, na katero se lahko sklicujem za nastavitev CubeMX, kot ste pojasnili kasneje?

Dokumentacija je na voljo v naslednjem Povezava do wikija.

Ali je monitor STM 32 Cube zmožen spremljanja v realnem času? Ali je spremljanje v realnem času mogoče s povezavo STM32 in ST-LINK?

Da, STM32CubeMonitor lahko izvaja dejanski nadzor s povezavo STM32 in ST-LINK.

Je VBUS voltagAli je funkcija merjenja električnega toka, prikazana na zaslonu monitorja, na voljo v osnovni in privzeti nastavitvi na ploščah, ki podpirajo UCPD, ali je to funkcija dodane plošče NUCLEO?

Natančno voltagMeritev je na voljo izvorno, ker VBUS voltage zahteva USB Type-C®.
Natančno merjenje toka lahko opravita TCPP02-M18 / TCPP03-M20 zaradi visokega napajalnega toka. ampZaščita pred preobremenitvijo se uporablja tudi prenapetostni in premostitveni upor.

Generator kode aplikacije

Ali lahko CubeMX z X-CUBE-TCPP na enak način kot FreeRTOS™ ustvari projekt, ki temelji na Azure RTOS? Ali lahko ustvari kodo za upravljanje USB PD brez uporabe FreeRTOS™? Ali ta programska oprema za delovanje zahteva RTOS?

STM32CubeMX generira kodo zahvaljujoč paketu X-CUBE-TCPP z uporabo RTOS, ki je na voljo za MCU, FreeRTOS™ (za STM32G0 kot npr.ample) ali AzureRTOS (za STM32H5 kot npr.ample).

Ali lahko X-CUBE-TCPP ustvari kodo za dvojna vrata Type-C PD, kot je plošča STSW-2STPD01?

X-CUBE-TCPP lahko generira kodo samo za ena vrata. Za dvoje vrat je treba generirati dva ločena projekta brez prekrivanja na virih STM32 in z dvema naslovoma I2C za TCPP02-M18, ki ju je treba združiti.
na srečo STSW-2STPD01 ima celoten paket vdelane programske opreme za oba vhoda. Potem ni treba ustvarjati kode.

Ali to orodje za načrtovanje deluje z vsemi mikrokontrolerji z USB Type-C®?

Da, X-CUBE-TCPP deluje s katerim koli STM32, ki ima vgrajen UCPD za vsa napajalna ohišja (SINK / SOURCE / Dual Role). Deluje s katerim koli STM32 za 5 V Type-C SOURCE.

Tabela 1. Zgodovina revizij dokumenta

Datum	Revizija	Spremembe
20. junij 2025	1	Začetna izdaja.

Pomembno obvestilo – natančno preberite

STMicroelectronics NV in njegove hčerinske družbe (»ST«) si pridržujejo pravico do sprememb, popravkov, izboljšav, modifikacij in izboljšav izdelkov ST in/ali tega dokumenta kadar koli brez predhodnega obvestila. Kupci morajo pred oddajo naročil pridobiti najnovejše ustrezne informacije o izdelkih ST. Izdelki ST se prodajajo v skladu s prodajnimi pogoji ST, ki veljajo v času potrditve naročila.

Kupci so izključno odgovorni za izbiro, izbiro in uporabo izdelkov ST in ST ne prevzema nobene odgovornosti za pomoč pri uporabi ali oblikovanje izdelkov kupcev.

ST v tem dokumentu ne podeljuje nobene licence, izrecne ali implicitne, za katero koli pravico do intelektualne lastnine.

Nadaljnja prodaja izdelkov ST z določbami, ki se razlikujejo od informacij, navedenih v tem dokumentu, razveljavi vsako garancijo, ki jo ST odobri za tak izdelek.

ST in logotip ST sta blagovni znamki ST. Za dodatne informacije o blagovnih znamkah ST glejte www.st.com/trademarks. Vsa druga imena izdelkov ali storitev so last njihovih lastnikov.

Informacije v tem dokumentu prevladajo in nadomeščajo informacije, ki so bile predhodno navedene v kateri koli prejšnji različici tega dokumenta.

© 2025 STMicroelectronics – Vse pravice pridržane

Dokumenti / Viri

Napajanje ST STM32 USB tipa C [pdfUporabniški priročnik TN1592, UM2552, STEVAL-2STPD01, STM32 Napajanje USB tipa C, STM32, Napajanje USB tipa C, Napajanje tipa C, Napajanje, Dostava

Reference

• Uporabniški priročnik