本帖最后由 Bymyself 于 2024-7-4 16:14 编辑

第一部分：详细了解开发板配置并连接上位机软件

概述：
       用户可通过nPM1300评估套件对nPM1300电源管理IC（PMIC）进行简便的评测和配置。通过连接到nRF Connect for Desktop中的nPM PowerUP应用程序，可以运用直观的图像用户界面（GUI）轻松配置nPM1300的全部设置，并将其作为代码导出，在MCU应用中运行。

• 通过nPM PowerUP桌面应用程序实现无缝集成和配置
• 通过公头引脚访问所有的nPM1300 PMIC连接，轻易连接Nordic开发套件(DK)和外部测试设备
• 使用集成的LED和按钮，可对PMIC的内置LED驱动器和GPIO进行评测
  

       nPM1300评估套件精心配备了JST电池连接器，可完美适配带或不带内部NTC的电池，同时提供便捷的公头引脚轻松访问nPM1300的全部连接。此外，该套件还贴心配备了3个LED和4个按钮，极大简化了PMIC的GPIO和LED驱动功能的评估过程，让开发工作更加高效。
为了初步评估nPM1300的电量测量能力，可以直接利用nPM PowerUP中已经包含的预配置电池模型。配合电量计量表解决方案，电池模型能够精确测量设备的充电状态，为电量管理提供有力支持，不过本次测评并不包括这部分，没有扩展的板子。分析电池并生成电池模型是一次性的工作，可能需要一些额外的硬件来完成。
       nPM1300适用于基于蜂窝物联网nRF91系列系统级封装(SiP)的应用的电池充电。通过PMIC的非稳压输出为SiP的内部降压稳压器供电，实现稳定可靠的充电过程。
       该评估套件的主要特点包括：连接nPM1300 PMIC上所有引脚的公引脚头，以及电池连接器；用于电源和数据通信的USB-C接口；三个LED和四个按钮，方便进行各种功能测试；以及nPM1300本身所具备的高效PMIC功能，如两个高效降压稳压器、支持高达800mA充电电流的电池充电器等。nPM1300还具备精确电能计量、单或双按钮硬复位功能、看门狗和启动定时器、运输和休眠模式等高级功能，确保设备在各种场景下都能稳定运行。同时，其工作温度范围广泛，从-40°C至85°C，满足各种环境下的使用需求。
       通过nPM PowerUP桌面软件，可以实现无缝配置应用，轻松评测nPM1300 PMIC的性能。该套件还适用于为嵌入式电源应用进行面包板原型开发，以及用于没有集成PMIC的原型电池充电控制器板，为电源管理应用提供全方位的解决方案。


开发板组成：
       nPM1300评估套件(EK)无需额外编程即可评估nPM1300电源管理集成电路(PMIC)的不同功能和特性，并且无需进行任何硬件修改即可实现充分的配置灵活性。
       通过跳线允许快速配置。您可以使用跳线来控制PMIC的输出状态和BUCK稳压器的操作模式，并禁用部分EK。您可以使用提供的库和示例代码更改稳压器的输出电压并打开PMIC的全部潜力。
       nPM1300 EK的前后外观如下图所示：

       nPM1300 EK 功能框图如下：

供电：
       nPM1300评估套件(EK)具有灵活和可配置的电源系统，允许使用不同的电源进行测试，并促进准确的功率测量。
       nPM1300 PMIC (power Management Integrated Circuit)的供电方式为VBUS (Universal Serial Bus)或VBAT (battery)供电。根据电源的不同，输入电压范围为2.3 V ~ 5.5 V。
       USB电源是主要的输入电源，也是电池充电的来源。一个兼容的电池连接到EK作为补充电源。如果没有外部电源连接到J3的USB PMIC或P2的VBUS，则由电池供电。
       USB-C连接器，J4上的nPM控制器，在nPM PowerUP计算机应用程序中评估PMIC时，为nPM控制器及其电路供电。
       nPM1300 EK的供电方式如下图所示：

       注意：在使用带NTC的电池进行充电时需要连接到J2（此时P3座不连跳线帽）；在使用无温度采集的电池进行充电时需要连接到J1，同时需要P3连接到10K接地电阻，否则不充电，充电LED（CHG）也不会亮起。
LED指示灯
       板载三颗LED位于P17座附近，采用共阳极连接方式（VSYS），通过低电平电量，板子默认的连接方式通过跳线帽连接到各个状态指示引脚。同时连接到P9引脚可以时间更多的检测控制。

       默认状态（LED1：ERR (error)；LED2：CHG (charging)；LED3：HOST (host activity)）。
GPIO
       P12上有五个通用输入/输出（GPIO），GPIO可以使用nPM控制器或外部主机进行配置。默认情况下，所有GPIO都是弱下拉输入。

       其中按键的SW2、SW3、SW4分别对应连接GPIO0、GPIO1、GPIO2.
TWI接口
       实际上这是一个I2C接口，用于控制和监控nPM1300电源管理集成电路（PMIC），位于P11.

       BUCK调节器配置接口（VSET）

       使用SHPHLD引脚退出飞行模式和休眠模式，它也可用于复位nPM1300。
       BUCK调节器配置引脚VSET1和VSET2可在P10（标记为CONFIG）上通过兼容的电阻器值进行自定义BUCK启动配置。下表中的默认输出电压设置：

上位机软件：
       配套的上位机软件：nRF-Connect-for-Desktop
nRF Connect for Desktop 概述
       nRF Connect for Desktop 是一个跨平台工具框架，用于协助在 nRF 设备上进行开发。它包含许多应用程序，用于测试、监控、测量、优化和编程您的应用程序。
       nRF Connect for Desktop 专为与我们的开发套件和加密狗配合使用而设计。应用程序将检测您连接到计算机的套件，并上传所需的固件。
nRF Connect for Desktop 应用程序

• Bluetooth Low Energy： 这是一款易于使用的跨平台应用程序，用于蓝牙低功耗连接测试。它支持自动检测已连接的开发套件和固件上传，并支持蓝牙低功耗安全功能。 您可以扫描广告中的蓝牙低功耗设备并发现其服务，维护连接和连接参数，配对设备，以及更改本地设备的服务器设置。它还提供详细的日志，以便排除故障。
• Cellular Monitor： Cellular Monitor 是一款面向蜂窝开发人员的革命性工具，可实时洞察调制解调器行为，增强网络评估和设备信息。它与 Serial Terminal 和 Wireshark 无缝集成，可增强分析能力并详细查看网络流量。
• Direct Test Mode： 按照蓝牙核心规范的规定，对蓝牙低功耗设备进行测试。将连接的设备配置为发射器或接收器并进行测试。该应用可让您调整信道、发射功率和数据包长度等设置。
• nPM PowerUP： nPM PowerUP 应用程序可将您的 PC 与 nPM1300 EK 连接起来，并允许使用 nPM1300 PMIC 进行无代码评估和开发。
• Power Profiler： 该应用程序与我们的功率分析仪套件配合使用。通过它，您可以读取、分析和导出电源分析仪套件的测量结果。 PPK2 支持 200nA 至 1 A 的动态电流测量，可用于为连接的电路板供电并测量其电流。
• Programmer： 通过编程器应用程序，您可以对 Nordic SoC 进行编程。您可以拖放文件，读取、写入或擦除设备。
• RSSI Viewer： RSSI 查看器可让您扫描 2.4 GHz 频谱。
• Serial Terminal： 这是一个终端模拟器，可与其他 nRF Connect for Desktop 应用程序一起使用，因为它允许共享 COM 端口。
• Toolchain Manager： 管理 Windows、Mac 和 Linux 上的 nRF Connect SDK 和工具链版本。
• 地址下载
  

       根据自己的系统选择对应的版本：

       本次开发板用的 nPM PowerUP， 注意下载可能失败，主要问题是github拉取时的问题，可以通过在hosts文件中写入下面一行：
185.199.111.133 raw.githubusercontent.com
       可以提高访问速度，下载成功

       连接硬件可以看到如下:

开发板识别成功：
       首次连接会提示开发板与FW版本不一致，需要升级固件：


第二部分：基础功能测试以及nPM PowerUp的赋能

       在连接好开发板后先测试一下开发板各部分电压，测量过程极为简便，仅需逐一测量预设的测试点电压值，得益于已经精心设计的GND和各类电压测试端子，整个测量流程变得轻松自如：
       VBUS：5.18V
       VSYS此时等于VBUS：5.18V
       Vout2：2.96V（硬件初始启动RSET2连接150K，为3.0V）
       Vout1：1.75V（硬件初始启动RSET1连接47K，为1.8V）

设备连接：
       启动nPM PowerUp软件，选择设备（如果正确连接，可以发现设备，目前只有一款开发板，不知道能不能多个同时识别）：

       更新固件，估计首次连接都需要，优化还是比较及时的：

输出控制：
       从系统框图中，我们可以清晰地观察到SYSREG对VBUS的输入输出，包括VBUSOUT和VSYS，同时还具备两个LDO和两个BULK组件，即BULK1和BULK2。BULK组件与P4和P5引脚相关联，用户可以根据实际需求通过万用表方便地测试电压值。在默认配置下，LDO使用BULK的输出作为输入，在P15的位置，相关引脚都是短接的，而P16的引脚则是断开的。如果用户希望使用外部电源输入，可以简单地执行以下步骤：首先，将P15位置的所有短接断开，接着将P16位置的引脚全部短接，最后将电压范围在2.6至5.5V之间的外部电源连接到P8的1和2引脚。

       在这个界面，可以实现UCK和LDO的全方位控制。其中，BUCK控制模式独具特色，它支持PFM和PWM两种模式，确保在各种负载电流下都能实现最优效率。在自动模式下，当负载电流较低时，系统会自动选择PFM模式；而一旦负载电流上升到一定程度，它又会智能地切换到PWM模式。当然还可以根据需求，通过特定的GPIO配置来关闭PWM模式。不仅如此，开关控制同样支持通过特定GPIO进行灵活操作。只需简单配置，即可通过按键轻松实现开启与关闭功能。请注意，控制引脚在低电平时为关闭状态，而在高电平时则为开启状态。在实际测试中，当按下按键GPIO1时，BUCK1便会顺利关闭。
       这一切功能的实现都离不开GPIO的配置，为确保上述控制功能的正常运行，需要将相应的GPIO设置为输入模式。通过这一设置，可以轻松驾驭UCK和LDO的控制，实现高效且便捷的电源管理。

       GPIO配置有很多模式选择，也可以配置上拉下拉情况，开漏模式等等，最大支持6mA电流。
LED功能
       对于一些异常状态，该芯片进行了状态的输出以方便进行指示，目前包括3个状态，包括充电，错误、Host，这三个状态都可以随意配置到3个LED引脚。
充电控制
       这个功能堪称本芯片的核心亮点，其充电界面设计得极为周全，涵盖了所有与充电相关的设置参数，可谓是一应俱全。更令人惊喜的是，它甚至具备为过放电池充电的能力，这意味着它能够挽救那些濒临报废的电池，赋予它们新的生命力。对于低容量的电池，该功能还提供了电流限制功能，确保充电过程更加安全、稳定。同时，NTC测量也支持通过修改实际使用电阻进行精准修正，为用户提供了更为灵活的操作空间。在充电过程的管理控制方面，这个界面同样表现得相当出色。用户可以在此进行各种配置，实现对电池充电过程的全面掌控。
本次我们特意选用了一个久置未用的小电池进行测试，其容量约为400mAh。由于连接的座子尺寸较小，我们采用了杜邦接头进行连接。值得注意的是，如果没有NTC，则需要将P3的2和3进行短接，以接入一个固定的10k电阻，否则无法正常充电。

       我们接入电池再看一下：

       3.7V单节锂电池的充电电压一般小于4.2V，本次选择4.15V，200mA的充电设置状态：

       可以看到实时电压，充电电流检测都很及时准确，而且还有充满时间的预测，这里需要注意一下，在使用充电功能之前需要选择电池模型：

       否则应用的模型不正确也会导致后续的测量判断出现较大误差。
       可以在GRAPH界面查看电池的实时监控曲线：

       可以看到充电电流稳定，电池容量上升平稳，由于没有带NTC的电池，还是比较遗憾的。
小结：
       受限于当前配套开发板的条件，我们仅能进行核心功能的测试。尽管如此，这一测试已足以充分展示开发板的主要特性。它允许通过软件定义配置各轨输出电压，并实时采集电压和电流数据，从而实现了智能电源管理功能。此外，这款开发板的设计十分人性化，它将所有引脚都引出，并配备了多样化的接口，方便用户根据需求选择适合的采样电阻进行电流检测。这款开发板的主要功能在于实现对外接设备的精准测量与高效管理，尤其适用于便携式充电设备供电的产品供电和管理。它凭借出色的性能和灵活的配置选项，为用户提供了更加便捷、智能的电源管理体验。