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使用 MAX17262 和 STM32L073RZ 创建电池监控器

实时电池管理

BATT-MON 2 Click with Nucleo-64 with STM32L073RZ MCU

已发布 6月 25, 2024

点击板

BATT-MON 2 Click

开发板

Nucleo-64 with STM32L073RZ MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32L073RZ

监控您的单体电池的状态和健康。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

BATT-MON 2 Click基于MAX17262,这是一款超低功耗燃料计算IC,实现了Analog Devices的ModelGauge™ m5算法。对于大多数锂电池(为大多数电池类型提供良好的性能)和应用程序,它提供了对电池多样性的容忍。MAX17262具有内部电流测量功能,可测量高达3.1A的脉冲电流,并准确测量电压、电流和温度以产生燃料计算结果。对于100mAhr至6Ahr容量的电池,它显示出最佳性能。ModelGauge™ m5 EZ算法将库仑计数器的短期准确性和线性与基于电压的燃料计算的长期稳定性以及温度补偿相结合,提供行业领先的

燃料计算精度。MAX17262自动补偿电池老化、温度和放电速率,提供在各种工作条件下的准确的剩余容量(以百分比(%)和剩余容量(以毫安时(mAh)表示)。随着电池接近空时的临界区域,ModelGauge™ m5算法调用一种独特的校正机制来消除错误。MAX17262通过三种报告电池年龄的方法精确估计了剩余时间和充满时间:容量减少、电池电阻增加和循环里程表。BATT-MON 2 Click使用标准的I2C 2-Wire接口与MCU通信,以读取数据和配置设置,最大频率为400kHz。还提供了警报/中断功能,将中断信号输出到

mikroBUS™插座上的ALR引脚,指示燃料计算警报。这一特性通过一个标有ALR的红色LED来直观呈现。此外,这个Click board™还通过集成温度传感器或外部NTC热敏电阻器进行电池包温度感测,可连接到标有TH的板载端子。这个Click board™可以通过VIO SEL跳线选择3.3V或5V逻辑电压电平。这样,既可以使用3.3V又可以使用5V逻辑电压电平的MCU可以正确使用通信线路。但是,Click board™配备了一个包含易于使用的功能和示例代码的库,可供进一步开发时参考。

BATT-MON 2 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64搭载STM32L073RZ MCU提供了一个经济实惠且灵活的平台,供开发人员探索新的想法并原型化其设计。该板利用了STM32微控制器的多功能性,使用户能够为其项目选择性能和功耗之间的最佳平衡。它采用LQFP64封装的STM32微控制器,并包括一些必要的组件,例如用户LED,可以同时作为ARDUINO®信号使用,以及用户和复位按钮,以及用于精准定时操作的32.768kHz晶体振荡器。设计时考虑了扩展性和灵活性,Nucleo-64板具有ARDUINO® 

Uno V3扩展连接器和ST morpho扩展引脚标头,为全面项目集成提供了对STM32 I/O的完全访问权限。电源选项具有适应性,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。该板还配备了一个内置的ST-LINK调试器/编程器,具有USB重新枚举功能,简化了编程和调试过程。此外,该板还设计了外部SMPS,以实现有效的Vcore逻辑供电,支持USB设备全速或USB SNK/UFP全速,以及内置的加密功能,增强了项目的功耗效率和安全性。通过专用

连接器提供了额外的连接性,用于外部SMPS实验、ST-LINK的USB连接器和MIPI®调试连接器,扩展了硬件接口和实验的可能性。开发人员将通过STM32Cube MCU软件包中全面的免费软件库和示例得到广泛的支持。这与与各种集成开发环境(IDE)的兼容性相结合,包括IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM和STM32CubeIDE,确保了平稳高效的开发体验,使用户能够充分发挥Nucleo-64板在其项目中的功能。

Nucleo 64 with STM32L073RZ MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M0

MCU 内存 (KB)

192

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

20480

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

锂聚合物电池是那些需要可靠且持久的电源供应,并强调移动性的设备的理想解决方案。其与mikromedia板的兼容性确保了在不进行额外修改的情况下轻松集成。电池的输出电压为3.7V,符合许多电子设备的标准要求。此外,电池容量为2000mAh,可以存储大量能量,为长时间提供持续电力。这个特性减少了频繁充电或更换的需求。总的来说,锂聚合物电池是可靠且自主的电源,非常适合需要稳定和持久的能源解决方案的设备。您可以在我们的产品中找到更广泛的锂聚合物电池选择。

BATT-MON 2 Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
NC
NC
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
Alert
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 2 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 STM32L073RZ 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
Board mapper by product8 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

软件支持

库描述

该库包含 BATT-MON 2 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • battmon2_get_battery_voltage - 该函数读取电池电压(单位:毫伏)。

  • battmon2_get_battery_current - 该函数读取电池电流(单位:毫安)。

  • battmon2_get_battery_percentage - 该函数读取电池剩余的SOC百分比。

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 BATTMON2 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of BATT-MON 2 Click board by monitoring
 * the measurements of battery voltage, current, capacity, percentage, time-to-empty or time-to-full,
 * as well as the chip internal temperature.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and checks the communication by reading and verifying the device ID.
 *
 * ## Application Task
 * Reads and displays on the USB UART the measurements of battery voltage, current, capacity, percentage, 
 * time-to-empty or time-to-full, as well as the chip internal temperature approximately once per second.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "battmon2.h"

static battmon2_t battmon2;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    battmon2_cfg_t battmon2_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.
    battmon2_cfg_setup( &battmon2_cfg );
    BATTMON2_MAP_MIKROBUS( battmon2_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == battmon2_init( &battmon2, &battmon2_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( BATTMON2_ERROR == battmon2_check_communication ( &battmon2 ) )
    {
        log_error( &logger, " Check communication." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    float voltage, capacity, percentage, current, die_temp;
    if ( BATTMON2_OK == battmon2_get_battery_voltage ( &battmon2, &voltage ) )
    {
        log_printf ( &logger, " Voltage: %.1f mV \r\n", voltage );
    }
    if ( BATTMON2_OK == battmon2_get_battery_current ( &battmon2, &current ) )
    {
        log_printf ( &logger, " Current: %.1f mA \r\n", current );
    }
    if ( BATTMON2_OK == battmon2_get_battery_capacity ( &battmon2, &capacity ) )
    {
        log_printf ( &logger, " Capacity: %.1f mAh \r\n", capacity );
    }
    if ( BATTMON2_OK == battmon2_get_battery_percentage ( &battmon2, &percentage ) )
    {
        log_printf ( &logger, " Percentage: %.1f %% \r\n", percentage );
    }
    if ( current > 0 )
    {
        uint32_t time_to_full;
        if ( BATTMON2_OK == battmon2_get_battery_ttf ( &battmon2, &time_to_full ) )
        {
            log_printf ( &logger, " Time to full: %uh %umin %usec \r\n", ( uint16_t ) ( time_to_full / 3600 ), 
                                                                         ( uint16_t ) ( time_to_full % 3600 ) / 60,
                                                                         ( uint16_t ) ( time_to_full % 60 ) );
        }
    }
    else if ( current < 0 )
    {
        uint32_t time_to_empty;
        if ( BATTMON2_OK == battmon2_get_battery_tte ( &battmon2, &time_to_empty ) )
        {
            log_printf ( &logger, " Time to empty: %uh %umin %usec \r\n", ( uint16_t ) ( time_to_empty / 3600 ), 
                                                                          ( uint16_t ) ( time_to_empty % 3600 ) / 60,
                                                                          ( uint16_t ) ( time_to_empty % 60 ) );
        }
    }
    if ( BATTMON2_OK == battmon2_get_die_temperature ( &battmon2, &die_temp ) )
    {
        log_printf ( &logger, " Internal temperature: %.2f C \r\n\n", die_temp );
    }
    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

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