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[CW32F030系列]

【CW32F030FxPx StartKit开发板】+挂载新的电流传感模块并进行实测

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楼主
本帖最后由 suncat0504 于 2024-6-21 10:51 编辑

#申请原创#
前次使用的电流传感器由于量程太大,找不到合适的被测试对象。在使用它测量普通的电池充电中,由于电流太小,对充电电流的采集结果,无法进行有效的判断,所以最终不得不放弃,转而采用另外一款电流传感器。
这款电流传感器为EVCS1802-S-05-00A。它的最大量程为5A。我的被测试对象,在正常工作时,充电电流在100mA以下,能否适用,需要通过实验确定。

接口很简单,只需要提供工作电压即可。测量输出结果由Vout输出。IP+和IP-接入被测量电路。
为了验证这块板子是否适用于电池充电,简单搭建了一个测试电路,测量Vout在充电过程中的变化。实测在被测试端电流在100mA时,Vout有1.7V的输出,而且数据很稳定。在充满电后,电压为V。
基于上述测试结果,确定使用CW32F030FxPx开发板的ADC功能,通过不断检测ADC的检测通道,监测来自电流传感器的电压,实现充满自动断电的功能。整个处理逻辑为:
1、检测到板载的用户按钮被按下,向特定GPIO口输出信号,启动继电器,使充电电路导通。
2、充电电路导通后,在一定时间内,检测充电电路的反馈信号(来自电流传感器)。如果信号有效,保持充电电路导通。否则关断充电电路。
3、在充电过程中,不断检测反馈信号,如果反馈信号电压降到一定程度,且保持一定时间,视为充电完成,关断充电电路。
按照上面这个逻辑,CW32F030FxPx开发板需要使用两个GPIO口,其中一个用于检测用户按钮,另一个用于控制继电器导通、关断。同时使用CW32F030FxPx开发板的PA01口作为ADC的检测通道,检测来自电流传感器板子的Vout。
目前,使用万用变的检测,发现我的充电装置在空载状态下,Vout输出为1.690V,在充电状态下为1.702V,差距很小,但好在比较稳定,因此用来作为判断依据应该是可行的。
主程序代码如下:
/******************************************************************************
* Include files
******************************************************************************/
#include "main.h"
#include "cw32f030_systick.h"
#include "cw32f030_rcc.h"
#include "cw32f030_gpio.h"
#include "cw32f030_adc.h"

/******************************************************************************
* Local pre-processor symbols/macros ('#define')
******************************************************************************/
//UARTx
#define  DEBUG_USARTx                   CW_UART1
#define  DEBUG_USART_CLK                RCC_APB2_PERIPH_UART1
#define  DEBUG_USART_APBClkENx          RCC_APBPeriphClk_Enable2
#define  DEBUG_USART_BaudRate           9600
#define  DEBUG_USART_UclkFreq           8000000

//UARTx GPIO
#define  DEBUG_USART_GPIO_CLK           RCC_AHB_PERIPH_GPIOA
#define  DEBUG_USART_TX_GPIO_PORT       CW_GPIOA   
#define  DEBUG_USART_TX_GPIO_PIN        GPIO_PIN_8
#define  DEBUG_USART_RX_GPIO_PORT       CW_GPIOA
#define  DEBUG_USART_RX_GPIO_PIN        GPIO_PIN_9

//GPIO AF
#define  DEBUG_USART_AFTX               PA08_AFx_UART1TXD()
#define  DEBUG_USART_AFRX               PA09_AFx_UART1RXD()

//中断
#define  DEBUG_USART_IRQ                UART1_IRQn

#define  max_adc_cnt                        50  

// 按键接口 PA5和PA6
#define KEY_GPIO_PINS GPIO_PIN_5 | GPIO_PIN_6

/******************************************************************************
* Global variable definitions (declared in header file with 'extern')
******************************************************************************/
uint16_t valueAdc;
uint32_t valueAdcAcc;
volatile uint8_t gFlagIrq;
uint16_t gCntEoc = 0;                     // ADC转换次数
uint16_t gCntAcc = 0;                     // ADC转换数据累加次数
uint8_t cntSample;
volatile uint8_t gKeyFlagIrq=0;

uint16_t valueAllAdc[max_adc_cnt];        // 50组数据
uint8_t  pos=0;                           // 保存数据的数组下表
float maxval=0;                           // 未充电时最大值
float stdval=0;                           // 未充电时最大值作为比较标准
uint8_t chgflag=0;                        // 充电标志


/******************************************************************************
* Local type definitions ('typedef')
******************************************************************************/

/******************************************************************************
* Local function prototypes ('static')
******************************************************************************/
void RCC_Configuration(void);
void GPIO_Configuration(void);
void UART_Configuration(void);
void NVIC_Configuration(void);
void USART_SendString(UART_TypeDef* USARTx, char *String);
void adc_Init(void);
void LED_Init(void);
void init(void);

/******************************************************************************
* Local variable definitions ('static')                                      *
******************************************************************************/


/******************************************************************************
* Local pre-processor symbols/macros ('#define')
******************************************************************************/

/*****************************************************************************
* Function implementation - global ('extern') and local ('static')
******************************************************************************/
/**
* [url=home.php?mod=space&uid=247401]@brief[/url] 循环延时
*
* @param nCount
*/
void Delay(__IO uint16_t nCount) {
    /* Decrement nCount value */
    while (nCount != 0) {
        nCount--;
    }
}



/**
* [url=home.php?mod=space&uid=247401]@brief[/url] 配置RCC
*
*/
void RCC_Configuration(void) {
  //SYSCLK = HSI = 8MHz = HCLK = PCLK
  RCC_HSI_Enable(RCC_HSIOSC_DIV6);

  //外设时钟使能
  RCC_AHBPeriphClk_Enable(DEBUG_USART_GPIO_CLK, ENABLE);
  DEBUG_USART_APBClkENx(DEBUG_USART_CLK, ENABLE);
}
/**
* @brief 配置GPIO
*
*/
void GPIO_Configuration(void) {
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

    //UART TX RX 复用
    DEBUG_USART_AFTX;                     
    DEBUG_USART_AFRX;                     

    GPIO_InitStructure.Pins = DEBUG_USART_TX_GPIO_PIN;
    GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    GPIO_InitStructure.Speed = GPIO_SPEED_HIGH;
    GPIO_Init(DEBUG_USART_TX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);

    GPIO_InitStructure.Pins = DEBUG_USART_RX_GPIO_PIN;
    GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_INPUT_PULLUP;
    GPIO_Init(DEBUG_USART_RX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
   
   
    __RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();    // 使能GPIO的配置时钟
    __RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();

    GPIO_InitStructure.IT = GPIO_IT_FALLING; //GPIO_IT_RISING | GPIO_IT_FALLING;  // 释放中断和按下中断
    GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
    GPIO_InitStructure.Pins = KEY_GPIO_PINS;
    GPIO_InitStructure.Speed = GPIO_SPEED_HIGH;
    GPIO_Init(CW_GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    //清除PA00中断标志并使能NVIC
    GPIOA_INTFLAG_CLR(bv5| bv6);
    NVIC_EnableIRQ(GPIOA_IRQn);
}

/**
* @brief 配置UART
*
*/
void UART_Configuration(void) {
  USART_InitTypeDef USART_InitStructure;

  USART_InitStructure.USART_BaudRate = DEBUG_USART_BaudRate;
  USART_InitStructure.USART_Over = USART_Over_16;
  USART_InitStructure.USART_Source = USART_Source_PCLK;
  USART_InitStructure.USART_UclkFreq = DEBUG_USART_UclkFreq;
  USART_InitStructure.USART_StartBit = USART_StartBit_FE;
  USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
  USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No ;
  USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
  USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
  USART_Init(DEBUG_USARTx, &USART_InitStructure);         
}

/**
* @brief ADC I/O初始化
*
*/
void ADC_PortInit(void) {
    //打开GPIO时钟
    REGBITS_SET(CW_SYSCTRL->AHBEN, SYSCTRL_AHBEN_GPIOA_Msk);
    //打开ADC时钟
    REGBITS_SET(CW_SYSCTRL->APBEN2, SYSCTRL_APBEN2_ADC_Msk);
    //set PA05 as AIN5 INPUT
    PA01_ANALOG_ENABLE();
}

/**
* @brief 配置NVIC
*
*/
void NVIC_Configuration(void) {
  //优先级,无优先级分组
  NVIC_SetPriority(DEBUG_USART_IRQ, 0);
  //UARTx中断使能
  NVIC_EnableIRQ(DEBUG_USART_IRQ);
}

/**
* @brief 发送字符串
*
* @param USARTx :USARTx外设
*        参数可以是:
*           CW_UART1、CW_UART2、CW_UART3
* @param String :待发送的字符串
*/
void USART_SendString(UART_TypeDef* USARTx, char *String) {
  while(*String != '\0') {
    USART_SendData_8bit(USARTx, *String);
    while(USART_GetFlagStatus(USARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET);
    String++;
  }
  while(USART_GetFlagStatus(USARTx, USART_FLAG_TXBUSY) == SET);
}

/******************************************************************************
* EOF (not truncated)
******************************************************************************/
#ifdef  USE_FULL_ASSERT
/**
  * @brief  Reports the name of the source file and the source line number
  *         where the assert_param error has occurred.
  * @param  file: pointer to the source file name
  * @param  line: assert_param error line source number
  * @retval None
  */
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{
  /* USER CODE BEGIN 6 */
  /* User can add his own implementation to report the file name and line number,
     tex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
  /* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */

void adc_Init(void) {
    ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
    ADC_WdtTypeDef ADC_WdtStructure;
    ADC_SingleChTypeDef ADC_SingleChStructure;
    //配置ADC测试IO口
    ADC_PortInit();

    //ADC默认值初始化
    ADC_StructInit(&ADC_InitStructure);
    //ADC工作时钟配置
    ADC_InitStructure.ADC_ClkDiv = ADC_Clk_Div1;
    //ADC模拟看门狗通道初始化
    ADC_WdtInit(&ADC_WdtStructure);
    //配置单通道转换模式
    ADC_SingleChStructure.ADC_DiscardEn = ADC_DiscardNull;
    ADC_SingleChStructure.ADC_Chmux = ADC_ExInputCH1;    //选择ADC转换通道,AIN1:PA01
    ADC_SingleChStructure.ADC_InitStruct = ADC_InitStructure;
    ADC_SingleChStructure.ADC_WdtStruct = ADC_WdtStructure;
    ADC_SingleChOneModeCfg(&ADC_SingleChStructure);
    ADC_ITConfig(ADC_IT_EOC, ENABLE);
   
    ADC_EnableIrq(ADC_INT_PRIORITY);
    ADC_ClearITPendingAll();
   
    // 设置参考电压
    ADC_SetVref(ADC_Vref_BGR2p5);
//ADC_SetVref(ADC_Vref_VDDA);
   
    //ADC使能
    ADC_Enable();
   
    ADC_SoftwareStartConvCmd(ENABLE);
}

/**
* @brief LED I/O初始化
*
*/
void LED_Init(void) {
    GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStruct;
    //打开GPIO时钟
    REGBITS_SET(CW_SYSCTRL->AHBEN, SYSCTRL_AHBEN_GPIOB_Msk);
    /* Configure the GPIO_LED pin */
    GPIO_InitStruct.Pins = GPIO_PIN_1;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_HIGH;
    GPIO_Init(CW_GPIOB, &GPIO_InitStruct);
    //LEDs are off.
    PB01_SETLOW();
}


// 初始化处理
void init(void) {
    //配置RCC
    RCC_Configuration();

    //配置GPIO
    GPIO_Configuration();

    //配置UART
    UART_Configuration();

    //配置NVIC
    NVIC_Configuration();

    //使能UARTx RC中断
    USART_ITConfig(DEBUG_USARTx, USART_IT_RC, ENABLE);
    //USART_SendString(DEBUG_USARTx, "\r\nCW32F030 UART Interrupt\r\n");

    // LED初始化
    LED_Init();
   
    // 配置ADC
    adc_Init();
   
    OLED_Init();
}

/**
* @brief Main function of project
*
* [url=home.php?mod=space&uid=266161]@return[/url] int
*/
uint8_t test_pos=0;
int main(void) {
    float avg = 0;
    uint8_t avgstr[8] = {'\0'};
    float test[10];
    uint8_t i=0;
    uint8_t stopflag=0;              // 检查是否停止充电的标志
   
    init();
   
    // 清屏
    OLED_Clear(0);
    //GUI_ShowString(0, 0, (uint8_t*)"Start test...", 8, 1);

    valueAdcAcc=0;
    gCntAcc=0;
    for (pos=0; pos<max_adc_cnt; pos++) {
        valueAllAdc[pos]=0;
    }
    pos=0;
    chgflag=0;
    // 灭指示灯
    PB01_SETLOW();
    // 复位标准比较值
    maxval = 0;
    // 复位充电标志
    chgflag = 0;   
    while (1) {
        // 等待转换完成
        if (gFlagIrq & ADC_ISR_EOC_Msk) {
            gFlagIrq = 0u;
            valueAdc = ADC_GetConversionValue();
            valueAllAdc[pos] = valueAdc;
            pos++;

            //if (flag>0 || pos == max_adc_cnt) {
            if (pos == max_adc_cnt) {
                pos=0;
                valueAdcAcc=0;
                // 计算平均值
                for (i=0; i<max_adc_cnt; i++) {
                    valueAdcAcc += valueAllAdc[i];
                }
                valueAdcAcc=valueAdcAcc;
               
                // 换算为电压值
                avg = 2.5*valueAdcAcc/max_adc_cnt/4096;
                //GUI_ShowNum(0, 0, valueAdcAcc/max_adc_cnt, 8, 8, 1);
                sprintf((char *)avgstr, "%1.2f   ", avg);
                //GUI_ShowString(64, 0, avgstr, 8, 1);
                GUI_ShowString(0, 0, avgstr, 8, 1);
               
                //
                if (chgflag == 0) {
                    // 未充电状态下,取得最大值作为比较标准
                    if (avg > maxval && (gKeyFlagIrq & 32) > 0) {
                        gKeyFlagIrq = gKeyFlagIrq ^ 32;
                        maxval = avg;
                        sprintf((char *)avgstr, "%1.2f   ", maxval);
                        GUI_ShowString(64, 0, avgstr, 8, 1);                        
                    }
                } else {
                    // 在充电状态下,通过和标准值进行比较,判断充电是否完成
                    // 连续10组数据,都低于非充电标准数据,视为充电结束
                    test[test_pos]=avg;
                    test_pos++;
                    if (test_pos==10) {
                        stopflag=0;
                        for (i=0; i<10; i++) {
                            if (test[i]<=maxval) {
                                stopflag++;
                            }
                        }
                        if (stopflag>=10) {
                            // 充电完成
                            GUI_ShowString(0, 8, (uint8_t *)"End      ", 8, 1);
                           
                            // 复位充电标志
                            chgflag = 0;
                        } else {
                            GUI_ShowString(0, 8, (uint8_t *)"...      ", 8, 1);
                        }
                    }
                    
                }
            }

            //PB01_TOG();
            ADC_SoftwareStartConvCmd(ENABLE);    //启动下一次ADC转换
        }
        
        // 检查按钮1是否按下
        if ((gKeyFlagIrq & 64) > 0) {
            //GUI_ShowString(0, 8, (uint8_t *)"Key1", 8, 1);
            gKeyFlagIrq = gKeyFlagIrq ^ 64;
            // 启动充电,用LED作为指示
            GUI_ShowString(0, 8, (uint8_t *)"Start    ", 8, 1);
            
            sprintf((char *)avgstr, "%1.2f   ", maxval);
            GUI_ShowString(64, 0, avgstr, 8, 1);
            
            // 初始化测试用数据数组下标
            test_pos=0;
            PB01_SETHIGH();
            // 设置充电标志
            chgflag = 1;
        }
    }
}


/**
* @brief GPIOA中断函数
*
*/
void GPIOA_IRQHandlerCallback(void) {
    if (CW_GPIOA->ISR_f.PIN5) {
        // 设置标志位
        gKeyFlagIrq = gKeyFlagIrq | 32;
        GPIOA_INTFLAG_CLR(bv5);
    }

    if (CW_GPIOA->ISR_f.PIN6) {
        // 设置标志位
        gKeyFlagIrq = gKeyFlagIrq | 64;
        GPIOA_INTFLAG_CLR(bv6);
    }
}


/******************************************************************************
* EOF (not truncated)
******************************************************************************/


用杜邦线简单搭建起来测试电路,编程,下载,复位开发板。


数据差距很小,用万用表测试Vout的电压变化最大在0.2V左右。确实太小了,用来做判断有点困难。为此在程序中加入了特殊处理。在按下开发板Key2按钮时,采集无电池状态下的最大电压数据,作为充电时的比较标准保存下来。按Key1启动充电过程,然后在充电过程中,不断采集Vout,并与之前的最大值比较,如果出现连续10次都低于无电池状态下的最大值,视为充电结束。
在没有电池的状态下,测试验证通过。然后加上电池进行测试。记过整个测试装置工作了一夜,到第二天上午,充电竟然还没有结束。不过这是至少证明了控制充电过程还是比较稳定的。就等充电结束后,是否可以正常结束了。充电过程中,电压最大可达到0.4V的差距,最小的时候和比较标准的最大值一致。

充电结束了,充电器的充电状态结束后,主控板的处理也显示为结束了。
不过有个疑问,为啥加入测试装置以后,充电过程变得如此缓慢了呢?不知道是不是电流检测板影响了充电电流。







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沙发
szt1993| | 2024-7-22 13:26 | 只看该作者
采集芯片还是对通讯的使用

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板凳
jf101| | 2024-7-22 14:50 | 只看该作者
楼主是使用的IO确定的?电平触发以及模拟量转换有具体的应用嘛?

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地板
liu96jp| | 2024-8-6 14:00 | 只看该作者
其实低电流的测量可以考虑用库仑计,也是可以的

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5
kaif2n9j| | 2024-8-6 15:03 | 只看该作者
这个MPS的传感器是不是很贵啊?

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6
q1d0mnx| | 2024-8-6 16:05 | 只看该作者
电流传感器和互感器有啥区别啊?是一个直流一个交流?

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7
b5z1giu| | 2024-8-6 17:12 | 只看该作者
这种其实用ADC采集也是可以的,都不用非要用电流传感器测量吧

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8
suncat0504|  楼主 | 2024-8-6 17:26 | 只看该作者
kaif2n9j 发表于 2024-8-6 15:03
这个MPS的传感器是不是很贵啊?

确实挺贵的

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9
suncat0504|  楼主 | 2024-8-6 17:26 | 只看该作者
b5z1giu 发表于 2024-8-6 17:12
这种其实用ADC采集也是可以的,都不用非要用电流传感器测量吧

ADC采集的未必能准确探知充电状态

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10
suncat0504|  楼主 | 2024-8-6 17:28 | 只看该作者
q1d0mnx 发表于 2024-8-6 16:05
电流传感器和互感器有啥区别啊?是一个直流一个交流?

互感器只能探测变化得电流。电流传感器,可交流,可直流。

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11
suncat0504|  楼主 | 2024-8-6 17:28 | 只看该作者
liu96jp 发表于 2024-8-6 14:00
其实低电流的测量可以考虑用库仑计,也是可以的

准确度怎么样?库仑计能精确到什么级别的电流?

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12
suncat0504|  楼主 | 2024-8-6 17:29 | 只看该作者
jf101 发表于 2024-7-22 14:50
楼主是使用的IO确定的?电平触发以及模拟量转换有具体的应用嘛?

就是爱好者,喜欢玩。

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13
suw12q| | 2024-8-6 18:23 | 只看该作者
充电的话我觉得可以考虑用专用充电芯片就好了

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14
tax2r6c| | 2024-8-6 19:28 | 只看该作者
这个Vout就是输出信号啊?然后用算法计算出电流?

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15
zhizia4f| | 2024-8-7 08:10 | 只看该作者
还是用ADC吧,这个芯片感觉不便宜

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16
ex7s4| | 2024-8-7 09:16 | 只看该作者
有点像电池保护芯片啊,哈哈

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17
d1ng2x| | 2024-8-7 11:00 | 只看该作者
你这种电流传感器是串联进来的?

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18
t1ngus4| | 2024-8-7 12:30 | 只看该作者
还是用个采样电阻,直接ADC采集,我觉得也和你这个操作一样

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认证:大连伊飞特信息技术有限公司软件工程师
简介:本人于1993年毕业于大连理工大学。毕业后从事单片机开发工作5年,之后转入软件开发工作至今。

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