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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
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4 F9 @8 ^1 a. C) H7 n M1 ADC 简介- Z: Y) p1 E0 J% c
; E$ t z; ]" [; c. K4 c' F, C 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。/ ~+ O. Z/ Z1 h( G* H, B+ m
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。
' m. e' p2 R9 O4 z 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。/ j) \: j! ?/ u
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。3 l/ d9 {/ }. B
$ T/ ~; N( n; Y2 硬件设计1 M% |% R# ^5 E
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本次 DA14580 采用 P01 脚直接测量电源电压。' p X, J/ @ Q( c1 w
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, l/ e# |: r; x. C图 1; Q4 t, Z' r3 F8 c; @
a" d- |7 U, B `$ B1 B7 u: D3 软件设计6 ?6 y- Q0 i' h" D
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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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) W7 X4 R+ b0 v/ | 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。; g6 U4 x. z9 G2 {6 o( o
关于 ADC 采集电压，主要是调用下边的函数& @9 x1 E7 `* \+ C4 A
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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。
4 Z& p/ K0 v. _ 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。
3 h5 z' p2 r& Y' s# _# Y2 ^ 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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" X( z# r4 C0 T, z P4 |3 d! i
) O+ a9 |* y8 c( l% V4 s5 N: v0 {3 R U& [. a
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。" H" |2 @* b5 M" E# R' {5 q' ]
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9 n8 x$ t3 b5 k5 w9 J! |
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。" m9 L5 h; s2 L$ }1 }9 W
3 i( D4 P5 u# s h8 \0 v S+ c! ~6 e3 o
4 实验现象
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: Q& {% u( S$ a" t( b. \. Z3 U f% _ 首先，插好 Jlink 和 USB 转串口，然后打开打开串口调试助手。$ j# Y. v" a/ I5 z9 a3 ?, S
% e. C" b+ h4 t) [( W. D; W
（1）选择串口号，我们图中是 COM1，这个根据实际情况选择。, m& B3 }/ S8 e- G3 L- H; {' |
" X& T5 R8 a/ |3 P3 _# Z9 r8 B* C* L
（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。
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1 @+ q2 R l$ t6 q
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图 2% |& y5 \2 ]$ A, V! b9 D* G! ^$ Z- j
配置完串口之后，打开我们提供的代码。
3 C) }) b2 i% ], t5 k" K* d; K9 g- N7 | x6 ?. D
（1）点击仿真按键。- r- T: l! v* ^/ [6 m$ x
5 H# |# w) [( y
9 K0 x ~- M0 Z4 L, k9 |0 g
图 3
! J/ j) `* J% @; _0 T: Q0 g4 G（2）点击运行代码。4 M/ Z5 s- |( d: `, ^5 N+ q
- r, n5 i% z" C' c2 k7 z
$ }* M4 u) g+ c7 [ v4 Y2 B B7 n
图 4
# p' z4 e) x5 n* r, \$ F4 |: u0 M7 \+ ^6 L, F/ |
1 l5 n: N% b3 @/ k完成之后，就能看到串口调试助手接收框信息如下。% E0 w- H/ E/ @! f8 y6 h6 W5 w
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图 5* r8 t. z; n% K5 j" }
0 e/ s8 r. \4 U) O6 {3 T2 P
2 G$ e0 Q3 ~0 B: G) j. o0 F% m( e, ]4 j' C! Q2 I4 s- m7 B( [4 T
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发表于 2022-8-12 14:59
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