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基于STM32、HAL库的CH224Q快充协议芯片简介及驱动程序设计

news 来源：原创 2025/9/20 20:57:03

一、简介：

CH224Q是一款USB Type-C快充协议芯片，支持多种快充协议，包括：

USB PD 3.0
QC4+
QC3.0/2.0
AFC
FCP
SCP
APPLE 2.4A
BC1.2

该芯片通过I2C接口与主控MCU通信，可以灵活配置输出电压和获取充电状态信息。

二、硬件接口：

CH224Q引脚	连接目标	说明
SCL	STM32 I2C SCL	I2C时钟线
SDA	STM32 I2C SDA	I2C数据线
VCC	3.3V电源	芯片供电
GND	地	芯片地线
CC1/CC2	Type-C接口	USB Type-C CC线
VBUS	电源输出	快充输出

三、I2C初始化：

#include "stm32f1xx_hal.h"

I2C_HandleTypeDef hi2c1;

void I2C1_Init(void)
{
hi2c1.Instance = I2C1;
hi2c1.Init.ClockSpeed = 100000; // 100kHz
hi2c1.Init.DutyCycle = I2C_DUTYCYCLE_2;
hi2c1.Init.OwnAddress1 = 0;
hi2c1.Init.AddressingMode = I2C_ADDRESSINGMODE_7BIT;
hi2c1.Init.DualAddressMode = I2C_DUALADDRESS_DISABLE;
hi2c1.Init.OwnAddress2 = 0;
hi2c1.Init.GeneralCallMode = I2C_GENERALCALL_DISABLE;
hi2c1.Init.NoStretchMode = I2C_NOSTRETCH_DISABLE;

if (HAL_I2C_Init(&hi2c1) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
}

四、寄存器定义：

#define CH224Q_I2C_ADDR 0x58 // CH224Q默认I2C地址

// 寄存器地址
#define CH224Q_REG_VOLTAGE 0x01 // 输出电压设置
#define CH224Q_REG_STATUS 0x02 // 状态寄存器
#define CH224Q_REG_CTRL 0x03 // 控制寄存器
#define CH224Q_REG_DEVICE_ID 0x04 // 设备ID

// 输出电压选项
#define CH224Q_VOLTAGE_5V 0x00
#define CH224Q_VOLTAGE_9V 0x01
#define CH224Q_VOLTAGE_12V 0x02
#define CH224Q_VOLTAGE_15V 0x03
#define CH224Q_VOLTAGE_20V 0x04

// 状态寄存器位定义
#define CH224Q_STATUS_PD_RDY (1 << 0) // PD协议握手完成
#define CH224Q_STATUS_QC_RDY (1 << 1) // QC协议握手完成
#define CH224Q_STATUS_VBUS_OK (1 << 2) // VBUS电压正常
#define CH224Q_STATUS_CC_CON (1 << 3) // CC连接状态

五、驱动函数：

/**
* @brief 向CH224Q写入寄存器
* @param reg: 寄存器地址
* @param value: 要写入的值
* @retval HAL状态
*/
HAL_StatusTypeDef CH224Q_WriteReg(uint8_t reg, uint8_t value)
{
uint8_t data[2] = {reg, value};
return HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, CH224Q_I2C_ADDR, data, 2, HAL_MAX_DELAY);
}

/**
* @brief 从CH224Q读取寄存器
* @param reg: 寄存器地址
* @param value: 读取到的值
* @retval HAL状态
*/
HAL_StatusTypeDef CH224Q_ReadReg(uint8_t reg, uint8_t *value)
{
HAL_StatusTypeDef status;

// 先发送寄存器地址
status = HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, CH224Q_I2C_ADDR, &reg, 1, HAL_MAX_DELAY);
if (status != HAL_OK) {
return status;
}

// 然后读取数据
return HAL_I2C_Master_Receive(&hi2c1, CH224Q_I2C_ADDR, value, 1, HAL_MAX_DELAY);
}

/**
* @brief 设置输出电压
* @param voltage: 输出电压选项
* @retval HAL状态
*/
HAL_StatusTypeDef CH224Q_SetVoltage(uint8_t voltage)
{
if (voltage > CH224Q_VOLTAGE_20V) {
return HAL_ERROR;
}
return CH224Q_WriteReg(CH224Q_REG_VOLTAGE, voltage);
}

/**
* @brief 获取设备状态
* @param status: 状态值指针
* @retval HAL状态
*/
HAL_StatusTypeDef CH224Q_GetStatus(uint8_t *status)
{
return CH224Q_ReadReg(CH224Q_REG_STATUS, status);
}

/**
* @brief 初始化CH224Q芯片
* @retval HAL状态
*/
HAL_StatusTypeDef CH224Q_Init(void)
{
uint8_t device_id;
HAL_StatusTypeDef status;

// 读取设备ID验证通信
status = CH224Q_ReadReg(CH224Q_REG_DEVICE_ID, &device_id);
if (status != HAL_OK) {
return status;
}

if (device_id != 0x24) { // CH224Q的设备ID为0x24
return HAL_ERROR;
}

// 默认设置为5V输出
return CH224Q_SetVoltage(CH224Q_VOLTAGE_5V);
}

六、应用示例：

#include "main.h"
#include "ch224q.h"

void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_I2C1_Init(void);

int main(void)
{
HAL_Init();
SystemClock_Config();
MX_GPIO_Init();
MX_I2C1_Init();

// 初始化CH224Q
if (CH224Q_Init() != HAL_OK) {
// 初始化失败处理
while(1);
}

uint8_t status;
while (1)
{
// 获取状态
if (CH224Q_GetStatus(&status) == HAL_OK) {
if (status & CH224Q_STATUS_CC_CON) {
// 检测到设备连接
if (status & CH224Q_STATUS_PD_RDY) {
// PD协议握手成功，可以设置更高电压
CH224Q_SetVoltage(CH224Q_VOLTAGE_20V);
} else if (status & CH224Q_STATUS_QC_RDY) {
// QC协议握手成功
CH224Q_SetVoltage(CH224Q_VOLTAGE_12V);
}
}
}

HAL_Delay(1000);
}
}

// 以下为STM32CubeMX生成的初始化代码
void SystemClock_Config(void)
{
// 系统时钟配置代码
// ...
}

static void MX_I2C1_Init(void)
{
// I2C1初始化代码
// ...
}

static void MX_GPIO_Init(void)
{
// GPIO初始化代码
// ...
}

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