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用STM32进行交流电流电压的测量监控

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本文介绍通过STM32和BL0942进行交流电流的测量和监控
能脉冲。
本文介绍如何通过STM32 以串口模式对BL0942进行配置读取,同时通过CF1监控过流,不多废话,直接上代码

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沙发
发给她更好fh|  楼主 | 2023-8-27 17:05 | 只看该作者
宏定义

#define Addr_I_WAVE                        0x01                 //电流通道波形                        *
#define Addr_V_WAVE                        0x02                //电压通道波形*
#define Addr_I_RMS                        0x03                //电流有效值
#define Addr_V_RMS                        0x04                //电压有效值
#define Addr_I_FAST_RMS                0x05                //电流快速有效值*
#define Addr_WATT                        0x06                //有功功率
#define Addr_CF_CNT                        0x07                //有功电能脉冲计数
#define        Addr_FREQ                        0x08                //工频频率
#define Addr_STATUS                        0x09                //状态
#define Addr_VERSION                0x0F                //版本
//用户操作寄存器
#define Addr_I_CHOS                        0x11                //电流通道直流偏置校正
#define Addr_I_RMSOS                0x12                //电流通道有效值小信号校正
#define Addr_WA_CREEP                0x14                //有功功率防潜阈值
#define Addr_FAST_RMS_TH        0x15                //
#define Addr_FAST_RMS_CYC        0x16
#define Addr_FREQ_CYC                0x17
#define Addr_MASK                        0x18
#define Addr_MODE                        0x19
#define Addr_GAIN_CR                0x1A
#define Addr_SOFT_RESET                0x1C                //软复位
#define Addr_WRPROT                        0x1D                //用户写保护设置

//注意 BL0940的读命令字节固定为0x58+ICAddr,写命令字节固定为0xA8+ICAddr;SOP10封装芯片的IC_Addr地址固定为0
//     BL0942 TSSOP14封装带地址选择管脚,需根据A1~A2地址选择管脚的电平配置命令字节,可以进行多机并联通信     
#define BL0942_Addr_R           0x58
#define BL0942_Addr_w           0xA8

//出厂校准芯片,增益控制1%以内,外围器件精度控制1%以内,采用同一系数,不用 EEPROM保存参数
// 电流采用1毫欧电阻采样,电压采用390K*5+0.51K进行分压,实际测试发现电阻存在偏差,进行微调
//BL0942评估版,立创直接贴片合金电阻(台湾厚声MS121WF100NT4E  ),实际测量比1毫欧偏小,约0.93毫欧                                       

#define Power_K                        5798;//580;//                // 3537*1毫欧*0.51K*1000/(1.218*1.218)/(390K*5+0.51K)        功率转换系数
#define Current_K                23362;//233628;//23362                // 305978*1毫欧/1.218                                                                                                                                                                        电流转换系数
#define Voltage_K                15883;                 // 73989*0.51K*1000/1.218/(390K*5+0.51K)                                                                                电压转换系数               
#define Energy_K                4976;                // 3600000*Power_K/16384/256  电能转换系数,电能脉冲计数,对应于1度电的脉冲计数

//采用美隆0.001毫欧贴片合金电阻,实际比1毫欧偏大,约1.023毫欧
/*
#define Power_K                        6378;        //        功率转换系数
#define Current_K                25699;        //        电流转换系数
#define Voltage_K                15883;         //        电压转换系数               
#define Energy_K                5474;   //       
*/

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板凳
发给她更好fh|  楼主 | 2023-8-27 17:06 | 只看该作者
寄存器读写驱动
/**
  * [url=home.php?mod=space&uid=247401]@brief[/url] Read Bl0942 register.
  * [url=home.php?mod=space&uid=536309]@NOTE[/url]  the reslt will be stored in BL0942_Elect,the converted I/V Parameter will be stored in BL0942_Elect
  * @param ICAddr       Uart address of BL0942 .
  * @param Reg          Target register to read data from.
  * @param Timeout      Timeout duration.
  * @retval Flag_BL0942_R
  */
uint8_t BL0942_Uart1_R(uint8_t ICAddr,uint8_t Reg,uint32_t Timeout)
{
  uint8_t tmp_2,aTxBuffer[2] = {0},aRxBuffer[4] = {0};
  FourBytes_Type  tmp_D;
  tmp_2=huart1.Instance->RDR;//???  
  aTxBuffer[0]= ICAddr;
  aTxBuffer[1]= Reg;
  if(HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)aTxBuffer, 2, Timeout)!= HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  if(HAL_UART_Receive(&huart1, (uint8_t *)aRxBuffer, 4, Timeout) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();  
  }
  tmp_D.uByte[0]=aRxBuffer[0];
  tmp_D.uByte[1]=aRxBuffer[1];
  tmp_D.uByte[2]=aRxBuffer[2];
  tmp_2 = aTxBuffer[0] + aTxBuffer[1] + aRxBuffer[0] + aRxBuffer[1] + aRxBuffer[2];
  tmp_2=~tmp_2;                //计算的校验和字节
  if (aRxBuffer[3]==tmp_2)
  {
    Flag_BL0942_R = 1;
    switch (Reg)
    {
      case Addr_I_RMS:
           tmp_D.uLongs=tmp_D.uLongs*100/Current_K;
           BL0942_Elect.Current_Value=tmp_D.uLongs;
      break;              
      case Addr_V_RMS:       
           tmp_D.uLongs=tmp_D.uLongs*100/Voltage_K;
           BL0942_Elect.Voltage_Value=tmp_D.uLongs;               
      break;
      case Addr_WATT:       
           tmp_D.uLongs=tmp_D.uLongs*100/Power_K;
           BL0942_Elect.Power_Value=tmp_D.uLongs;
      break;  
      case Addr_FREQ:       
           tmp_D.uLongs=100000000/tmp_D.uLongs;                //转换为实际频率
           BL0942_Elect.Freq=tmp_D.uLongs;
      break;   
      case Addr_I_FAST_RMS:                                //I_FAST_RMS
           tmp_D.uLongs=tmp_D.uLongs*100/Current_K;
           BL0942_Elect.F_Current_Value=tmp_D.uLongs;
      break;  
      case Addr_CF_CNT:                                        //电能脉冲计数       
           if (tmp_D.uLongs>=BL0942_Elect.Fir_CF_CNT)               
           {
             BL0942_Elect.Mid_CF_CNT+=(tmp_D.uLongs-BL0942_Elect.Fir_CF_CNT);
           }
           else                //电能脉冲计数累积满出现溢出情况
           {
             BL0942_Elect.Mid_CF_CNT+=(tmp_D.uLongs+(0xFFFFFF-BL0942_Elect.Fir_CF_CNT));
           }
           BL0942_Elect.Fir_CF_CNT=tmp_D.uLongs;
           //判断是否累积超过1度电的脉冲数,需要确保读取时间间隔内的电量不超过1度电,否则用整除
           tmp_D.uLongs=Energy_K;
           if (BL0942_Elect.Mid_CF_CNT>=tmp_D.uLongs)
           {
             BL0942_Elect.Energy_kwh++;
             BL0942_Elect.Mid_CF_CNT-=Energy_K;
           }
      break;               
      case Addr_WA_CREEP:
           if( tmp_D.uByte[0] == 11)
            {
              //communication success between WB55 and BL0942
            }
            else
            {
              //communication fail between WB55 and BL0942
            }
      break;
      case Addr_MASK:
           BL0942_Uart_Buffer[2] = tmp_D.uByte[0] |0x01;
      break;
      case Addr_MODE:
           BL0942_Uart_Buffer[2] = tmp_D.uByte[0];
           BL0942_Uart_Buffer[3] = tmp_D.uByte[1] | 0x03;                 
      break;              
      case Addr_FAST_RMS_TH:              
      break;              
      default:
      break;
    }                                   
  }
  else
  {
    Flag_BL0942_R = 0;
  }
  return Flag_BL0942_R;
}

/**
  * @brief Write  Bl0942 user configuraetion register.
  * @note  
  * @param PData[0]             Uart address of BL0942 .
  * @param PData[1]             Target register to be written.
  * @param PData[2...4]         the config data.
  * @param PData[5]             CHSUM.
  * @param Timeout              Timeout duration.
  * @retval
  */

void BL0942_Uart1_W(uint8_t *pData,uint32_t Timeout)
{
  //send ICAddr & Reg address
  if(HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)pData, 6, Timeout)!= HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }  
}

void USART1_BaudRate_Reconfig(uint32_t baud)
{
  huart1.Instance = USART1;
  huart1.Init.BaudRate = baud;
  huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
  huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
  huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
  huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
  huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
  huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_8;
  huart1.Init.OneBitSampling = UART_ONE_BIT_SAMPLE_DISABLE;
  huart1.Init.ClockPrescaler = UART_PRESCALER_DIV1;
  huart1.AdvancedInit.AdvFeatureInit = UART_ADVFEATURE_NO_INIT;
  if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

}

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地板
发给她更好fh|  楼主 | 2023-8-27 17:06 | 只看该作者
调用驱动进行串口波特率、过流阀值、CF1功能配置
/enable Reg modification
    BL0942_Uart_Buffer[1] = Addr_WRPROT;
    BL0942_Uart_Buffer[2] = 0x55;
    BL0942_Uart_Buffer[3] = 0x00;
    BL0942_Uart_Buffer[4] = 0x00;
    BL0942_Uart_Buffer[5] = ~( BL0942_Uart_Buffer[0] + BL0942_Uart_Buffer[1] + BL0942_Uart_Buffer[2] + BL0942_Uart_Buffer[3] + BL0942_Uart_Buffer[4]);
    BL0942_Uart1_W((uint8_t*)BL0942_Uart_Buffer,TIMEOUT);
    //modify the Baudrate to 38400
    BL0942_Uart1_R(BL0942_Addr_R,Addr_MODE,TIMEOUT); //read the Mode_Reg
    BL0942_Uart_Buffer[1] = Addr_MODE;
    BL0942_Uart_Buffer[4] = 0x00;
    BL0942_Uart_Buffer[5] = ~( BL0942_Uart_Buffer[0] + BL0942_Uart_Buffer[1] + BL0942_Uart_Buffer[2] + BL0942_Uart_Buffer[3] + BL0942_Uart_Buffer[4]);
    BL0942_Uart1_W((uint8_t*)BL0942_Uart_Buffer,TIMEOUT);
    HAL_Delay(1);
    USART1_BaudRate_Reconfig(38400); //set the MCU USART1 BAUDRATE to 38400
    //modify the target reg  
    BL0942_Uart_Buffer[1] = Addr_FAST_RMS_TH;
    BL0942_Uart_Buffer[2] = 0x21;
    BL0942_Uart_Buffer[3] = 0x02;
    BL0942_Uart_Buffer[4] = 0x00;
    BL0942_Uart_Buffer[5] = ~( BL0942_Uart_Buffer[0] + BL0942_Uart_Buffer[1] + BL0942_Uart_Buffer[2] + BL0942_Uart_Buffer[3] + BL0942_Uart_Buffer[4]);
    BL0942_Uart1_W((uint8_t*)BL0942_Uart_Buffer,TIMEOUT); //set the overcurrent point: 0x221:1.5A
    BL0942_Uart1_R(BL0942_Addr_R,Addr_MASK,TIMEOUT);  //Read the OT_FUNX_Reg
    BL0942_Uart_Buffer[1] = Addr_MASK;  
    BL0942_Uart_Buffer[3] = 0x00;
    BL0942_Uart_Buffer[4] = 0x00;
    BL0942_Uart_Buffer[5] = ~( BL0942_Uart_Buffer[0] + BL0942_Uart_Buffer[1] + BL0942_Uart_Buffer[2] + BL0942_Uart_Buffer[3] + BL0942_Uart_Buffer[4]);
    BL0942_Uart1_W((uint8_t*)BL0942_Uart_Buffer,TIMEOUT); //set the CF1 out to overcurrent indicator
    //lock
    BL0942_Uart_Buffer[1] = Addr_WRPROT;
    BL0942_Uart_Buffer[2] = 0x00;
    BL0942_Uart_Buffer[3] = 0x00;
    BL0942_Uart_Buffer[4] = 0x00;
    BL0942_Uart_Buffer[5] = ~( BL0942_Uart_Buffer[0] + BL0942_Uart_Buffer[1] + BL0942_Uart_Buffer[2] + BL0942_Uart_Buffer[3] + BL0942_Uart_Buffer[4]);
    BL0942_Uart1_W((uint8_t*)BL0942_Uart_Buffer,TIMEOUT);

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发给她更好fh|  楼主 | 2023-8-27 17:06 | 只看该作者
读取电流有效值及验证寄存器配置值,
    BL0942_Uart1_R(BL0942_Addr_R,Addr_FAST_RMS_TH,TIMEOUT); 
    BL0942_Uart1_R(BL0942_Addr_R,Addr_MASK,TIMEOUT);
    BL0942_Uart1_R(BL0942_Addr_R,Addr_I_RMS,TIMEOUT);

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发给她更好fh|  楼主 | 2023-8-27 17:06 | 只看该作者
**注意:
        1. BL0942自身不带保存功能,每次上电都要重新配置
        2. 串口波特率4800 和9600是通过外部条线的方式配置,19200 和38400则需要统通MODE寄存器进行配置**

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7
Pulitzer| | 2024-9-16 07:14 | 只看该作者

输入电源电流环路

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8
童雨竹| | 2024-9-16 09:10 | 只看该作者

单片机一般都有内部程序区和数据区

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9
Wordsworth| | 2024-9-16 10:13 | 只看该作者

输入和输出电流环路连接的位置只能是相应的输入 输出电容的接线端

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10
公羊子丹| | 2024-9-16 12:09 | 只看该作者

CPLD解密,DSP解密都习惯称为单片机解密

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11
万图| | 2024-9-16 13:12 | 只看该作者

引线越长,它能接收和传送的干扰信号频率就越低

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12
Uriah| | 2024-9-16 14:15 | 只看该作者

输入电压端上测得的值比它实际

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13
帛灿灿| | 2024-9-16 16:11 | 只看该作者

引线的长和宽影响它的电阻和电感量

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14
Bblythe| | 2024-9-16 17:14 | 只看该作者

它们的放置要尽可能靠近

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15
周半梅| | 2024-9-16 19:10 | 只看该作者

大部分单片机都带有加密锁定位或者加密字节

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