【开源教程5】疯壳·开源蓝牙心率防水运动手环-电池电量检测

FutureX

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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1  ADC 简介

  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。
( d" b( G$ u3 _9 v: \# F5 V  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。
2 S4 p) D9 ?- R: p0 t+ C  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。
% Q, K3 F' j2 Q, W& k) Y  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。
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2  硬件设计
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  本次 DA14580 采用 P01 脚直接测量电源电压。
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/ H5 l& c3 @9 q9 A0 j+ Z" i0 [* a* k$ x: a
图 1

: x. V- P+ e9 E. }5 C3  软件设计
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  软件开始，第一步要进行的是系统初始化。
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  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。
: s# A; L/ f; ?6 }) ]  关于 ADC 采集电压，主要是调用下边的函数
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  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。
: F9 T- o) o( X0 D! y6 Q; R  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。

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" ]" C8 O7 v3 m; V+ c4 b  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。
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. U0 G5 Y8 u4 Q- ]/ 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。

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4   实验现象

' Q! ~! X& h9 j& [' P* T0 J! p  首先，插好 Jlink 和 USB 转串口，然后打开打开串口调试助手。
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( A8 K1 }& S+ n2 y" \1 v$ N2 W  （1）选择串口号，我们图中是 COM1，这个根据实际情况选择。
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& o  I2 O: k5 x2 I8 @8 U5 ]! I% h  （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。

3 @) n9 v2 ?5 C" e+ s4 R0 V- u  （3）点击打开串口。


图 2
2 N, J% I' F- S! l# [+ N' d, u配置完串口之后，打开我们提供的代码。

+ C0 F$ S: q" Q* U6 Z（1）点击仿真按键。


图 3
（2）点击运行代码。

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图 4
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' ^/ J' y7 W; q9 L% X; j完成之后，就能看到串口调试助手接收框信息如下。


1 l. X8 a7 m. [! S& d图 5
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IO口多一点比较方便，可以预留很多控制部件