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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 ' f1 Q' r, S$ D2 D$ G7 r# i# {
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% o4 R. V4 p( c. w1 j! y9 M3 g6 P4 E/ V6 V3 n; c
1 ADC 简介; |; R. q3 N% k& N
# Q8 I0 A, @- V. ]& n 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。3 g% y" H: j1 R' D3 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。
4 j) d& _# j1 y d 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。
' w1 n$ j3 u4 } 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。& G s) Y: E3 t7 h$ F
1 a" t& P" |& f5 N r7 N/ j2 硬件设计: D7 G- F/ ~) L
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本次 DA14580 采用 P01 脚直接测量电源电压。" a1 K/ g' q( ]1 ]! L7 \- C3 F- L
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图 1
& C" ]: K4 g) L% y; @2 {* g; B5 q0 f5 h7 H
3 软件设计$ R! m) D: Q- W2 {/ i/ V! ]
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软件开始，第一步要进行的是系统初始化。& R: _8 ?! W2 X
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$ Q. X1 z! E7 }9 E; l7 B( E 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。
: E) g5 Y+ m; d2 z0 \ 关于 ADC 采集电压，主要是调用下边的函数) N1 c; d. R. k# J0 ]+ b# G
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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。% g5 a' C# t+ \
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。
- T( f; |5 j: J0 p" ~1 c& W4 ^+ p: N 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。& Q: Z- c9 h5 Y* `
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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。+ s5 @' E- @- Y8 \" j
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) p* I7 Z. P6 C8 f
' ]' Y! K$ @6 m& ?% B
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。* {+ H7 X( s: e! p# h
+ D5 f) W3 _+ |) i0 i1 N
6 F1 U2 E4 y2 I1 o( X# G8 d4 实验现象. ]. m( V' @. e' p- F" t* Z
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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。4 X- C) X5 h- C5 Q( }2 }* _; O
, [" k( r7 B7 N( _$ N( V# J$ z1 K （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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（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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（3）点击打开串口。" I. @' u' [% ]+ ~$ [0 @
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图 2; @9 t* n) J6 ]/ I$ K0 d0 ^* }
配置完串口之后，打开我们提供的代码。- C; ~* C% `1 I
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（1）点击仿真按键。9 x3 d. P" X! O* ~5 \! C
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图 3! A5 l! z; S+ S9 s! ~8 l- h. e
（2）点击运行代码。
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* C+ D- b. a5 E5 P
图 4* I; B& ~( J1 ]
' N0 D) l8 O( J/ F/ Q$ z* ]3 ~( z# o/ g' F
完成之后，就能看到串口调试助手接收框信息如下。7 P2 M) U- y0 ~1 v* `, O
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7 }9 R9 H( r& k0 A9 H* v! b# l图 5
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发表于 2022-8-12 14:59
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