【开发教程5】疯壳·开源蓝牙心率防水运动手环-电池电量检测

FutureX

开源蓝牙心率防水运动手环

——疯壳·智能穿戴开发系列

电池电量检测

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( V- [  D/ u, t# d) S; y4 X. e" G% P$ a

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1  ADC 简介

( w; M# x* h& Z  ADC（Analog-to-Digital Converter），模/数转换器或者模数转换器，是指将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号的器件。
9 r9 G& }7 U6 b% K" g5 R  我们 DA14580 集成一个高速超低功耗的 10 位通用模数转换器。可以工作于单端模式也可以工作于差分模式。ADC 模块有一个 1.2V 的电压校准器，作为满量程的参考电压。
' g/ }  p! R: ?# k, }  该 ADC 模块是 10 位动态模数转换，转换时间为 65ns；最大的采样率为3.3MHz；超低功耗(在 100KHz 的采样速率下典型供电电流为 5uA)；有单端与差分两个输入比例；有 4 个单端或者 2 个差分输入通道；电池检测功能；斩波器功能；偏移和零刻度调整；公共端模式输入电平调整。
! i5 |' v# Q$ X  由于电池电压与其放电时长成负相关关系，我们就可以通过 DA14580 的 ADC测量电池电压，直接判断我们所使用的电池剩余电量大小。
0 V* l8 a" A" j1 u
( i) _% z  G; S5 U2  硬件设计
1 A: O9 Z7 H, Q7 A) d3 |
8 D* m& a, i2 g( J7 U  本次 DA14580 采用 P01 脚直接测量电源电压。

% q- j8 j! H: U' z8 n7 T* T" ?  }" ^
4 J' r+ B' P) S/ o' N1 j图 1

! \, e, A" Y! H3 O$ O/ X+ ~, }" N3  软件设计

! A% e7 e% |1 W1 Y' r6 }  软件开始，第一步要进行的是系统初始化。
9 S" r. x( P  h8 I: D; Z: A* M! P1 v
+ Q- }" g3 R7 w6 J: r9 M) c7 n: l
+ _4 |, n6 t: v5 b3 x  由于我们要使用串口打印，就要配置我们要使用的串口。首先，要点调用GPIO_ConfigurePin(UART2_GPIO_PORT,   UART2_TX_PIN,   OUTPUT,  PID_UART2_TX,false) GPIO_ConfigurePin(UART2_GPIO_PORT, UART2_RX_PIN, INPUT, PID_UART2_RX, false)配置我们使用的串口管脚，然后使用 SetBits16(CLK_PER_REG, UART2_ENABLE,1) 来使能我们要使用的串口 2 ， 最后调用uart2_init(UART2_BAUDRATE,UART2_DATALENGTH)初始化串口。完成以上的 3 个流程，就可以通过串口打印信息了。
  关于 ADC 采集电压，主要是调用下边的函数

4 C. o. I( S) K" Q3 \

! e* o7 B0 X$ N+ C2 ]5 ?* T1 R; v
' S, b( ~0 ?. X' O
- S, @6 D0 h# ]; c, g) s
  在这个函数中， 首先是采用 adc_init(uint16_t mode, uint16_t sign, uint16_tattn)，对 ADC 进行初始化。第一个参数 mode 是 ADC 模式选择，0 表示差分模式，GP_ADC_SE(0x800)表示单端模式，我们采用的是 GP_ADC_SE，单端模式。第二个参数 sign,0 表示默认模式，这里用P_ADC_SIGN(0x0400)，选择通过相反的ADC 符号获取两个采样值来取消内部的偏置电压。最后的参数 attn 设置输入最大电压值，0 对应 1.2v，这里选 GP_ADC_ATTN3X(0x0002)对应 3.6v。
  完成 ADC 初始化后，就要使能相关的 ADC 通道。adc_enable_channel(uint16_t input_selection)，本次使用的是通道 ADC_CHANNEL_VBAT3V。
  完成 ADC 的初始化和通道使能后，就可以调用 adc_get_sample(void)获取数字电压。
+ m. N( @4 E# ?; W2 p


' q% d% e( R3 z7 e5 M; D
  最后就是通过下面函数将数字电压转换为剩余电量百分比。
; P3 {# T5 y- L  Q" \' L

+ p) ~( ]4 f3 Z! ~) S

  这是函数采用的分段的形式，这是由于我们的电池电压与电池剩余电量的关系是一条曲线，通过分段计算，可以提高精度。当然，大家也可以根据自己的实际情况改动上述函数。


4   实验现象
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  首先，插好 Jlink 和 USB 转串口，然后打开打开串口调试助手。
  w& n+ U4 v$ Y
1 a2 k" }: e( N, z* N/ t5 r  （1）选择串口号，我们图中是 COM1，这个根据实际情况选择。

  （2）配置串口参数，波特率为 115200，数据位 8，停止位 1，没有校验位和控制流，与下图一致。
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' |! q3 s5 g- S* m$ U. X* m# ]& k9 p  （3）点击打开串口。
4 q2 L2 y9 ^% z: g* W8 a7 ^$ l
0 d# N  B& l5 R- c5 q) F
+ \7 X6 g% V! d图 2
% i8 V- E" ~; I7 j3 Q2 \配置完串口之后，打开我们提供的代码。
$ b* Q9 c1 G9 r0 u( p; @7 [
! r. a& k- u% K" R（1）点击仿真按键。

/ E0 I/ O  K' Q" X) j
, Q; [8 P8 _$ H: J图 3
6 X" r6 \- x: v: f5 W1 p（2）点击运行代码。

       
图 4

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完成之后，就能看到串口调试助手接收框信息如下。


- m# |5 r/ q' S, H2 L! K! K+ V图 5


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2022-8-2 14:05 上传

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