初学者
10 分钟

使用LC709204V和STM32F446RE提供精确的剩余电池电量估算

单节锂离子/聚合物(Li+)电池的电量计解决方案

BATT-MON 5 Click with Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

已发布 1月 07, 2025

点击板

BATT-MON 5 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F446RE

确保电池性能可靠,提供精确的电量测量和安全监控

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

BATT-MON 5 Click 基于来自 onsemi 的 LC709204V,这是一个单电池锂离子/聚合物(Li+)电池燃料计。该高效燃料计能够以极高的精度和稳定性监测电池性能,同时消耗极少的功率,使其成为现代便携式和电池供电设备的理想解决方案。LC709204V 使用创新的 HG-CVR2 算法,这是一种专有技术,可以准确确定电池的相对电量状态(RSOC)。即使在温度波动、负载需求变化、电池老化和自放电率等各种复杂条件下,该算法仍能确保可靠的 RSOC 读数。凭借精准的 RSOC 测量,LC709204V 可优化电池使用,从而延长可穿戴设备、PDA、USB 相关系统以及 1 串 N 并电池系统等设备的运行时间。LC709204V 的一大亮点在于其易于集

成。为了开始运行,HG-CVR2 算法在电池插入后只需简单配置少量参数即可。这显著降低了开发复杂性,并允许快速部署到各种应用中。此外,该设备还提供健康状态(SOH)报告,为电池的整体状况和寿命提供洞察。此 Click 板™采用支持 MIKROE 新推出的“Click Snap”功能的独特格式。与标准版 Click 板不同,此功能允许通过折断 PCB 将主 IC 区域变为可移动,从而开启了许多新的实现可能性。借助 Snap 功能,LC709204V 可以通过标记为 1-8 的引脚直接访问其信号,实现独立运行。此外,Snap 部分包含一个指定的固定螺孔位置,用户可以将 Snap 板固定在所需位置。BATT-MON 5 Click 通过标准 I2C 接口与主 MCU 通信,支持高达 400kHz 的时钟速度,实现快速

高效的数据交换。为了确保安全性和可靠性,该板包括一个警报中断(ALR)引脚,在检测到关键条件(如电池电压低、温度异常或相对电量状态(RSOC)低)时会被激活。此集成警报功能为用户提供及时警示,有助于防止过度放电或不安全的运行条件,从而提高整体电池安全性。此 Click 板™可在 3.3V 或 5V 逻辑电压水平下运行,用户可通过 VCC SEL 跳线选择。这使得 3.3V 和 5V 的 MCU 均可正确使用通信线路。此外,该 Click 板™配备了包含易于使用的功能和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

BATT-MON 5 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32F446RE MCU 提供了一种经济高效且灵活的平台,供开发者探索新想法并原型设计他们的项目。该板利用 STM32 微控制器的多功能性,使用户能够为他们的项目选择最佳的性能与功耗平衡。它配备了 LQFP64 封装的 STM32 微控制器,并包含了如用户 LED(同时作为 ARDUINO® 信号)、用户和复位按钮,以及 32.768kHz 晶体振荡器用于精确的计时操作等基本组件。Nucleo-64 板设计考虑到扩展性和灵活性,它特有的 ARDUINO® Uno

V3 扩展连接器和 ST morpho 扩展引脚头,提供了对 STM32 I/O 的完全访问,以实现全面的项目整合。电源供应选项灵活,支持 ST-LINK USB VBUS 或外部电源,确保在各种开发环境中的适应性。该板还配备了一个具有 USB 重枚举功能的板载 ST-LINK 调试器/编程器,简化了编程和调试过程。此外,该板设计旨在简化高级开发,它的外部 SMPS 为 Vcore 逻辑供电提供高效支持,支持 USB 设备全速或 USB SNK/UFP 全速,并内置加密功能,提升了项目的功效

和安全性。通过外部 SMPS 实验的专用连接器、 用于 ST-LINK 的 USB 连接器以及 MIPI® 调试连接器,提供了更多的硬件接口和实验可能性。开发者将通过 STM32Cube MCU Package 提供的全面免费软件库和示例得到广泛支持。这些,加上与多种集成开发环境(IDE)的兼容性,包括 IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM 和 STM32CubeIDE,确保了流畅且高效的开发体验,使用户能够充分利用 Nucleo-64 板在他们的项目中的能力。

Nucleo 64 with STM32F446RE MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

512

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

131072

你完善了我!

配件

Click Shield for Nucleo-64 配备了两个专有的 mikroBUS™ 插座,使得所有的 Click board™ 设备都可以轻松地与 STM32 Nucleo-64 开发板连接。这样,Mikroe 允许其用户从不断增长的 Click boards™ 范围中添加任何功能,如 WiFi、GSM、GPS、蓝牙、ZigBee、环境传感器、LED、语音识别、电机控制、运动传感器等。您可以使用超过 1537 个 Click boards™,这些 Click boards™ 可以堆叠和集成。STM32 Nucleo-64 开发板基于 64 引脚封装的微控制器,采用 32 位 MCU,配备 ARM Cortex M4 处理器,运行速度为 84MHz,具有 512Kb Flash 和 96KB SRAM,分为两个区域,顶部区域代表 ST-Link/V2 调试器和编程器,而底部区域是一个实际的开发板。通过 USB 连接方便地控制和供电这些板子,以便直接对 Nucleo-64 开发板进行编程和高效调试,其中还需要额外的 USB 线连接到板子上的 USB 迷你接口。大多数 STM32 微控制器引脚都连接到了板子左右边缘的 IO 引脚上,然后连接到两个现有的 mikroBUS™ 插座上。该 Click Shield 还有几个开关,用于选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平和 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外,用户还可以通过现有的双向电平转换器,使用任何 Click board™,无论 Click board™ 是否在 3.3V 或 5V 逻辑电压电平下运行。一旦将 STM32 Nucleo-64 开发板与我们的 Click Shield for Nucleo-64 连接,您就可以访问数百个工作于 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的 Click boards™。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image

Li-Polymer电池是需要可靠且持久电源供应的设备的理想解决方案,同时强调了便携性。其与mikromedia板的兼容性确保了易于集成,无需额外修改。电池的电压输出为3.7V,符合许多电子设备的标准要求。此外,凭借2000mAh的容量,该电池可以储存大量能量,提供长时间的持续电力,减少了频繁充电或更换的需求。总体而言,Li-Polymer电池是一种可靠且自主的电源,非常适合需要稳定且持久能源解决方案的设备。

BATT-MON 5 accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
ID COMM
PB12
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
Alarm Interrupt
PC14
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PB8
SCL
I2C Data
PB9
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

BATT-MON 5 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 64 with STM32F446RE MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32F401RE MCU front image hardware assembly
LTE IoT 5 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
LTE IoT 5 Click complete accessories setup image hardware assembly
Nucleo-64 with STM32XXX MCU Access MB 1 Mini B Conn - upright/background hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
Necto image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Clicker 4 for STM32F4 HA MCU Step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image Necto Step hardware assembly

实时跟踪您的结果

应用程序输出

1. 应用程序输出 - 在调试模式下,“应用程序输出”窗口支持实时数据监控,直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境,以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输,实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置,以确保正常运行。有关分步设置说明,请参考提供的教程

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据,使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置,请按照提供的教程,其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时,请使用以下函数:plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式,用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称,并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持

库描述

BATT-MON 5 Click 演示应用程序使用 NECTO Studio开发,确保与 mikroSDK 的开源库和工具兼容。该演示设计为即插即用,可与所有具有 mikroBUS™ 插座的 开发板、入门板和 mikromedia 板完全兼容,用于快速实现和测试。

示例描述

此示例演示如何使用 BATT-MON 5 Click 板通过读取电池单元电压和相对充电状态 (RSOC)。

关键功能:

  • battmon5_cfg_setup - 配置对象初始化函数。

  • battmon5_init - 初始化函数。

  • battmon5_default_cfg - Click 默认配置函数。

  • battmon5_write_reg - 此函数通过 I2C 串行接口向选定寄存器写入数据字。

  • battmon5_read_reg - 此函数通过 I2C 串行接口从选定寄存器读取数据字。

  • battmon5_get_alarm_pin - 此函数返回 ALARM 引脚的逻辑状态。

应用初始化
初始化驱动程序并执行 Click 默认配置。

应用任务
读取电池单元电压和相对充电状态 (RSOC),并大约每秒一次将结果显示在 USB UART 上。

开源

代码示例

完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。

/*!
 * @file main.c
 * @brief BATT-MON 5 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of BATT-MON 5 Click board by reading
 * the battery cell voltage and the relative state of charge (RSOC).
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and performs the Click default configuration.
 *
 * ## Application Task
 * Reads the battery cell voltage and the relative state of charge (RSOC) and
 * displays the results on the USB UART approximately once per second.
 *
 * @note
 * For the communication with the Click board to work, the battery needs to be connected.
 * The Click board is configured by default for a 2000 mAh battery pack capacity.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "battmon5.h"

static battmon5_t battmon5;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    battmon5_cfg_t battmon5_cfg;  /**< Click config object. */

    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info( &logger, " Application Init " );

    // Click initialization.
    battmon5_cfg_setup( &battmon5_cfg );
    BATTMON5_MAP_MIKROBUS( battmon5_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == battmon5_init( &battmon5, &battmon5_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( BATTMON5_ERROR == battmon5_default_cfg ( &battmon5 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    uint16_t voltage = 0;
    uint16_t rsoc = 0;
    if ( BATTMON5_OK == battmon5_read_reg ( &battmon5, BATTMON5_REG_CELL_V, &voltage ) )
    {
        log_printf ( &logger, " Voltage: %u mV\r\n", voltage ); // Battery Cell Voltage
    }
    if ( BATTMON5_OK == battmon5_read_reg ( &battmon5, BATTMON5_REG_RSOC, &rsoc ) )
    {
        log_printf ( &logger, " RSOC: %u %%\r\n\n", rsoc ); // Relative State Of Charge
    }
    Delay_ms ( 1000 );
}

int main ( void ) 
{
    /* Do not remove this line or clock might not be set correctly. */
    #ifdef PREINIT_SUPPORTED
    preinit();
    #endif
    
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}

// ------------------------------------------------------------------------ END

额外支持

资源

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