【秀出我的 Linear模拟设计方案】+LTC6802

发表于 2014-9-15 11:50

LTC6802是一款完整的电池监视 IC，它内置一个 12 位 ADC、一个精准电压基准、一个高电压输入多工器和一个串行接口。每个 LTC6802-2 能够在总输入电压高达 60V 的情况下测量 12 个串接电池的电压。所有 12 个输入通道上的电压测量都能在 13ms 的时间之内完成。可以把多个 LTC6802-2 器件串联起来，以监视长串串接电池中每节电池的电压。每个 LTC6802-2 具有一个可单独寻址的串行接口，因而允许把多达 16 个 LTC6802-2 器件连接至一个控制处理器并同时运作。LTC6802采用一个三线或者四线的SPI的接口与MCU进行通讯，程序代码如下

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//本程序主要完成单体电池电压采集，电池组均衡、保护，SOC计算以及与外部设备的通讯等功能

//-----------------------------------------------------------------------------

// Includes（包含头文件）

//-----------------------------------------------------------------------------

#include <compiler_defs.h>

#include <C8051F500_defs.h>                     // SFR declarations

#include <stdio.h>

#include <math.h>

//-----------------------------------------------------------------------------

// Global Constants(全局常量定义)

//-----------------------------------------------------------------------------

#define  SYSCLK             24000000            // 系统时钟



#define  INT_DEC            50                  // 电流采样数据累加计数值

#define  ANALOG_INPUTS      15                  // 采集数据的数组维数



#define  SPI_CLOCK          500000              // SPI最大时钟

#define  SPI_WRITE          0x01                // 写配置寄存器

#define  SPI_READ           0x02                // 读配置寄存器

#define  RDCV               0x04                // 读电压寄存器

#define  SPI_READ_BUFFER    0x20                // 从控制器向主控制器发送一些列字节

#define  ERROR_OCCURRED     0x40                // 从控制器告诉主控制器发生错误的指示符



#define  CFGR0              0x19                // 初始化LTC6802参数

#define  CFGR1              0x00                // 初始化LTC6802参数

#define  CFGR2              0x00                // 初始化LTC6802参数

#define  CFGR3              0xF0                // 初始化LTC6802参数

#define  CFGR4              0x00                // 初始化LTC6802参数

#define  CFGR5              0xFF                // 初始化LTC6802参数

#define  STCVAD             0x10                // 初始化LTC6802参数，电压开始转换

#define  STTMPAD            0x30                // 初始化LTC6802参数，温度开始转换

#define  RDTMP              0x08                // 读取LTC6802存储的温度寄存器命令

#define  PLADC              0x40                // 向LTC6802写入查询ADC转换状态命令



//-----------------------------------------------------------------------------

//  Pin Declarations(引脚申明)

//-----------------------------------------------------------------------------

sbit SW1  =  P1^5;                              // SW1 ='0' means switch pressed

sbit SW2  =  P1^6;                              // SW2 ='0' means switch pressed

sbit Poll_IF=P1^1;

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// Global Variables(全局变量定义)

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unsigned int idata    RESULT[ANALOG_INPUTS-5];  // 采集所得的数据的数组

unsigned long idata   Data_Current;             // 采集的电流值

unsigned char idata   IF   =   0;               // AD采样一个周期结束的标志

float idata  PWM_Dutyratio;                     // PWM输出占空比

unsigned char SPI_Array[ANALOG_INPUTS-9]={0x19,0x00,0x00,0xF0,0x00,0xFF};  // 采集所得的数据的数组



U8 Command = 0x00;                              // 命令传输字节

U8 SPI_Data_Array[ANALOG_INPUTS+20] = {0};         // 从LTC6802读取的数据

U8 SPI_Data_Temp[ANALOG_INPUTS] = {0};         // 从LTC6802读取的数据

U32 SPI_Data_Current;                           // 电流采集值

U16 SPI_Data[ANALOG_INPUTS-5] = {0};            // 单体电压采样数组

U8  data_convert=0;                             // 数据处理的中间变量



//-----------------------------------------------------------------------------

// Global Function Prototypes (全局功能函数定义)

//-----------------------------------------------------------------------------

//...初始化功能函数...//

void PORT_Init (void);                          // 端口初始化

void OSCILLATOR_Init (void);                    // 时钟初始化

void PCA0_Init (void);                          // PCA计数器初始化

void SPI0_Init (void);                          // SPI0通讯初始化

void ADC0_Init(void);                           // ADC0数据采集初始化

void LTC6802_Init (void);                       // LTC6802初始化

void Init_Device (void);                        // 设备初始化

//...采集功能函数...//

void AD_Data_acquisition (void);                // 电池单体电压，温度采集程序

void SPI_AD (void);                             // 从LTC6802-1读取采集数据

void SPI_Byte_Write (char Command);             // 向LTC6802-1写字节命令

void SPI_Array_Read (void);                     // 从LTC6802-1读取数据

void AD_Current (void);                         // 采集总电流

void Poll_AD (void);                            // 查询AD转换是否完成

void AD_Data_process (void);                    // 对采集的数据进行处理

//...保护功能函数...//

void Protection_function (void);                // 保护功能函数

void Charge_switch_OFF (void);                  // 过充时断开充电开关函数

void Charge_switch_ON (void);                   // 未过充时闭合充电开关函数

void Discharge_switch_OFF (void);               // 过放时断开放电开关函数

void Discharge_switch_ON (void);                // 未过放时闭合放电开关函数

//...均衡智能控制函数...//

void Electricity_Balance (void);                // 均衡控制算法

void Blance_PWM(void);                          // PWM输出

void PORT_Rest(void);                           // 端口复位函数

//-----------------------------------------------------------------------------

// main() Routine  (主功能函数)

//-----------------------------------------------------------------------------

void main (void)

{

         PCA0MD  = 0x00;                            // Disable the Watchdog Timer

         Init_Device ();                            // 硬件设备初始化

     EA = 1;                                    // 全局开中断

     while(1)

         {

                   AD_Data_acquisition ();              // 数据采集

           AD_Data_process();                   // 数据处理

         }



}



//-----------------------------------------------------------------------------

// Init_Device     (设备初始化)

//-----------------------------------------------------------------------------

void Init_Device (void)

{

   PCA0_Init ();                      

   PORT_Init (); 

   OSCILLATOR_Init ();

   SPI0_Init ();

   ADC0_Init ();

}

//-----------------------------------------------------------------------------

// PCA0_Init       (PCA计数器初始化)

//-----------------------------------------------------------------------------

void PCA0_Init (void)

{

   U8 SFRPAGE_save = SFRPAGE;

   SFRPAGE = ACTIVE_PAGE; 

   PCA0MD  = 0x00;                            // Disable the Watchdog Timer

   SFRPAGE = SFRPAGE_save;

}

//-----------------------------------------------------------------------------

// PORT_Init       (端口初始化)

//-----------------------------------------------------------------------------

void PORT_Init (void)

{

   U8 SFRPAGE_save = SFRPAGE;

   SFRPAGE  =   CONFIG_PAGE;



   P0MDIN    =  0xF0;

   P0MDOUT   =  0x40;                          // P0.6 (CAN0 TX) is push-pull，P0.7 (CAN0 RX) is open-drain

   P0SKIP    =  0x3F;                          // Skip P0.0 (VREF),P0.2,P0.3



   P1MDIN    =  0xEF;                          // P1.4被配置为模拟输入

   P1MDOUT   =  0xED;                          // P1.0,P1.2,P1.3 is push-pull，P1.1 is open-drain

   P1SKIP    =  0x10;                          // Skip P1.4 (电流检测端口)

   P1        =  0x7F;                         // 设置高电平输出

 

   P2MDIN   |=  0xFF;

   P2MDOUT  |=  0xFF;                          // P2.0,P2.1,P2.2,P2.3,P2.4,P2.5,P2.6,P2.7 is push-pull

   P2SKIP    =  0x00;                          

   P2        =  0x80;                          // 设置高电平输出



   P3MDIN   |=  0xFF;

   P3MDOUT  |=  0xFF;                          // P2.0,P2.1,P2.2,P2.3,P2.4,P2.5,P2.6,P2.7 is push-pull

   P3SKIP    =  0x00;                          

   P3       &=  0x00;                          // 设置高电平输出



   XBR0     =   0x06;                          // Enable CAN0和SPI0

   XBR2     =   0x40;                          // Enable crossbar and weak pull-ups



   SFRPAGE = SFRPAGE_save;

}

//-----------------------------------------------------------------------------

// OSCILLATOR_Init  (时钟初始化)

//-----------------------------------------------------------------------------

void OSCILLATOR_Init (void)

{

    int i = 0;

        U8 SFRPAGE_save = SFRPAGE;

    SFRPAGE   = CONFIG_PAGE;

    P0        |= 0x0C;

    OSCXCN    = 0x67; 

    for (i = 0; i < 3000; i++);               // Wait 1ms for external oscillator initialization

    while ((OSCXCN & 0x80) == 0);

    CLKMUL    = 0x01;

    CLKSEL    = 0x01;

    OSCICN    = 0x07;

    SFRPAGE   = ACTIVE_PAGE;

}

//-----------------------------------------------------------------------------

// SPI0_Init        (SPI初始化)

//-----------------------------------------------------------------------------  

void SPI0_Init()

{

   U8 SFRPAGE_save = SFRPAGE;

   SFRPAGE = ACTIVE_PAGE;

   SPI0CFG   = 0x73;                         // Enable the SPI as a Master，CKPHA = '1', CKPOL = '1'

   SPI0CN    = 0x0D;                         // 4-wire Single Master, SPI enabled

   SPI0CKR   = (SYSCLK / (2 * SPI_CLOCK)) - 1;

   ESPI0 = 1;                                // Enable SPI interrupts

   SFRPAGE = SFRPAGE_save;

}

//-----------------------------------------------------------------------------

// ADC0_Init        (主CPU AD数据采集初始化)

//-----------------------------------------------------------------------------   

void ADC0_Init (void)

{

   U8 SFRPAGE_save = SFRPAGE;

   SFRPAGE = ACTIVE_PAGE;

   ADC0CF |= 0x01;                          // Set GAINEN = 1

   ADC0H   = 0x04;                          // Load the ADC0GNH address

   ADC0L   = 0x6C;                          // Load the upper byte of 0x6CA to 

                                            // ADC0GNH

   ADC0H   = 0x07;                          // Load the ADC0GNL address

   ADC0L   = 0xA0;                          // Load the lower nibble of 0x6CA to 

                                            // ADC0GNL

   ADC0H   = 0x08;                          // Load the ADC0GNA address

   ADC0L   = 0x01;                          // Set the GAINADD bit

   ADC0CF &= ~0x01;                         // Set GAINEN = 0



   ADC0CN = 0x00;                           // ADC0 disabled, normal tracking,

                                            // 向AD0BUSY写1启动ADC0

   REF0CN = 0x32;                           // Enable on-chip VREF and buffer

                                            // Set voltage reference to 2.048V



   ADC0MX = 0x0C;                           // Set ADC input to P1.4



   ADC0CF = ((SYSCLK / 3000000) - 1) << 3;  // Set SAR clock to 3MHz



   EIE1 |= 0x04;                            // Enable ADC0 conversion complete int.



   AD0EN = 1;                               // Enable ADC0



   SFRPAGE = SFRPAGE_save;

}

//-----------------------------------------------------------------------------

//  LTC6802_Init     (LTC6802初始化)

//----------------------------------------------------------------------------- 

void LTC6802_Init (void)

{

          int array_m;

          char array_i;

          U8 SFRPAGE_save = SFRPAGE;

      SFRPAGE = ACTIVE_PAGE;

          NSSMD0=0;                         // 片选置低

      SPIF = 0;         

      Command = SPI_WRITE;              // LTC6802写寄存器WRCFG配置

      SPI0DAT = Command;

          while (TXBMT != 1)                  // Wait until the command is moved into

      {                                   // the XMIT buffer

      }

      for(array_i=0;array_i<6;array_i++)

          {

               

               SPI0DAT = SPI_Array[array_i];

                   while (TXBMT != 1)               // Wait until the data is moved into

           {                                // the XMIT buffer

           }

           SPIF=0;          

                   for(array_m=0;array_m<500;array_m++);

          }

      NSSMD0=1;                         // 片选置高

          SFRPAGE = SFRPAGE_save;

}        

//-----------------------------------------------------------------------------

// AD_Data_acquisition       (单体电池电压、温度等数据采集程序)

//-----------------------------------------------------------------------------   

 void AD_Data_acquisition (void)

 {

       int AD_i;

           U8 array_index = 0;

           U8 SFRPAGE_save = SFRPAGE;

           SFRPAGE = ACTIVE_PAGE;           // Set for SPI

           AD_Current ();                   // 采集总电流

           //电压转换//

       LTC6802_Init ();

           Command = STCVAD;

       SPI_Byte_Write (Command);        // 向LTC6802写入控制命令

           for(AD_i=0;AD_i<3000;AD_i++);                                       

       while(Poll_IF==0)                // 查询ADC转换是否完成

           {

                    Poll_AD ();

           }

           SPI_Array_Read ();           // 读取LTC6802电压

           Poll_IF=0;                   // 复位标志位

           SFRPAGE = SFRPAGE_save;       

 }

//-----------------------------------------------------------------------------

//  SPI_Byte_Write           (向LTC6802写命令)

//----------------------------------------------------------------------------- 

void SPI_Byte_Write (char Command)

{

          U8 SFRPAGE_save = SFRPAGE;

      SFRPAGE = ACTIVE_PAGE;

      NSSMD0=0;                         // 片选置低

      SPIF = 0;

      SPI0DAT = Command; 

          while (SPIF!=1); 

          SPIF=0;

          NSSMD0=1;

          SFRPAGE = SFRPAGE_save; 

}  

//-----------------------------------------------------------------------------

//  SPI_Array_Read            (向LTC6802写命令)

//----------------------------------------------------------------------------- 

void SPI_Array_Read (void)

{

          int mm;

          U8 array_index = 0;

      U8 SFRPAGE_save = SFRPAGE;

      SFRPAGE = ACTIVE_PAGE;

          NSSMD0=0;                         // 片选置低

      SPIF = 0;

      Command = RDCV;                   // 向LTC6802写入读取电压寄存器配置

      SPI0DAT = Command;

          while (TXBMT != 1)                  // Wait until the command is moved into

      {                                   // the XMIT buffer

      }

          while (SPIF!=1); 

          SPIF=0;

          for(array_index = 0;array_index <(ANALOG_INPUTS-6);array_index++)

          {           

                   Command = 0x00;                     // 向LTC6802写入读取电压寄存器配置

           SPI0DAT = Command;

               while (TXBMT != 1)                  // Wait until the command is moved into

           {                                   // the XMIT buffer

           }

                   while (SPIF!=1); 

               SPIF=0;

                   for(mm=0;mm<3000;mm++);

                   SPI_Data_Array[array_index] = SPI0DAT;

                   SPIF=0;           

          }

          SPIF=0;    

      NSSMD0=1;                         // 片选置高

          SFRPAGE = SFRPAGE_save; 

} 

//-----------------------------------------------------------------------------

//  AD_Current                (采集总的电流)

//-----------------------------------------------------------------------------             

void AD_Current (void)

{

     char s;

         static U32 accumulator = 0; 

         for(s=0;s<100;s++)                 // 数据累加10次

         {        

             AD0BUSY=1;                    // 启动ADC0 

             while((ADC0CN&0x20)!=0x20);   // 查询是否完成一次数据转换            

                 EA=0;

         accumulator += ADC0;          // 累加计数

                 EA=1;  

                 AD0INT = 0;                   // 复位中断

         AD0BUSY=0;

         }

     SPI_Data_Current=(accumulator/100);

         accumulator = 0;   

}

//-----------------------------------------------------------------------------

//  Poll_AD                 (查询ADC是否完成)

//-----------------------------------------------------------------------------     

void Poll_AD (void)

{

      U8 SFRPAGE_save = SFRPAGE;

      SFRPAGE = ACTIVE_PAGE;

      NSSMD0=0;                         // 片选置低

      SPIF = 0;

      Command = PLADC;                  // 向LTC6802写寄存器查询命令

      SPI0DAT = Command;

          while (!SPIF);                    // Wait until the SPI is free, in case it's already busy 

      SPIF = 0;

          NSSMD0=1; 

          SFRPAGE = SFRPAGE_save; 

}

//-----------------------------------------------------------------------------

//  AD_Data_process           (对采集数据进行处理)

//-----------------------------------------------------------------------------   

void AD_Data_process (void)   

{

         char data_i=1;

         char data_j=0;

     char data_k=0;

     U8 SFRPAGE_save = SFRPAGE;

     SFRPAGE = ACTIVE_PAGE;

         while(data_i<=13)

         {

             data_convert=SPI_Data_Array[data_i];                                       // 将存在双数据的字节SPI_Data_Array[data_i]放入中间变量

         data_convert=(data_convert<<4);                                            // 左移4位

         SPI_Data[data_j]=(((U16)data_convert)<<4);                                 // 将数据放入16位变量中,然后左移4位

         SPI_Data[data_j]=(SPI_Data[data_j]+((U16)SPI_Data_Array[data_i-1]));         // 相加得到一节单体电池的电压值(16位)

         data_convert=0;

                 data_convert=SPI_Data_Array[data_i];                                       // 将存在双数据的字节SPI_Data_Array[data_i]放入中间变量

         data_convert=(data_convert>>4);                                            // 右移4位

         SPI_Data[data_j+1]=(((U16)(SPI_Data_Array[data_i+1]))<<4);                   // 将数据放入16位变量中,然后左移8位

         SPI_Data[data_j+1]=(SPI_Data[data_j+1]+((U16)data_convert));               // 相加得到一节单体电池的电压值(16位)

         data_convert=0;

         data_i=(data_i+3);

         data_j=(data_j+2);

         }

     data_i=1;                                                                      // 复位

         data_j=0;    

     for(data_k=0;data_k<6;data_k++)                                                // 采样值转换计算

         {

                RESULT[data_k]=(SPI_Data[data_k]*3/2);                                            // 转换LTC6802的电压采样数据

        SPI_Data[data_k]=0;

         }

     Data_Current=(SPI_Data_Current*2048/4095);                                  // 电流采样值转换

         SFRPAGE = SFRPAGE_save; 

}

[经验知识] 【秀出我的 Linear模拟设计方案】+LTC6802

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