嵌入式|关于串口通信读取BL0942芯片电压电流的使用

概述：

通过串口通信来获取BL0942芯片采集到的电压电流，采用的芯片为10引脚类型，电压采样为电阻采样，电流采样为互感器采样。

芯片功能特点：

两路独立的Sigma-Delta ADC，一路电流和一路电压。
电流有效值范围（10mA~35A）@1mohm  有功电能（1w~7700w）@1mohm
可测量电流电压有效值，快速电流有效值，有功功率，电流电压波形
批次出厂增益误差小于1%，外围元件满足一定条件下可以免校准
电流通道具备过流监控功能，监控阈值及响应时间可设置
电压/电流过零信号输出  内置波形寄存器，可输出波形数据用于负载类型分析
集成SPI（最快速率支持900KHz）/UART（4800-38400bps）通信方式
电源掉电监测，低于2.7V时，芯片进入复位状态
内置1.218V参考电压源  内置振荡电路，时钟约4MHz
芯片单工作电源3.3V，低功耗10mW（典型值）

封装与管脚描述：

采用的10引脚封装芯片

寄存器说明：

通过串口向BL0942发送指令，根据寄存器地址我们可以读取到相应数据。

特殊寄存器说明：

电压采样电路及说明：

电压采样使用的方法为电阻采样，由芯片管脚描述中所说VP为电压信号输入端，可以看到图中电压通道通过R2（390K*5）+R1（0.51K）电阻分压把交流220V电压降到mV级信号给VP管脚；根据提供的公式：

$V = \frac{V_eff * V_ref * (R1 + R2)}{ 73989 * R1 * 1000}$

其中，V_eff 表示电压有效值，V_ref 表示典型值1.218V。

我们就可以算出实际的电压值，不同个体芯片会有些许误差，可以通过自定义系数来校正。

下图为芯片应用指南的电阻电路图：

电流采样电路及说明：

电流采样使用的方法为电流互感器采样，由芯片管脚描述中所说IP，IN为电流模拟输入端；我们只需看图中IP1，IN1引脚。假设电流互感器CT1的变比为Rt=2000（2000:1），负载电阻R5（3.3欧），根据提供的公式：

$I=\frac{I_eff*V_ref}{305978*(R5*1000)/Rt}$

其中，I_eff 表示电流有效值，V_ref 表示典型值1.218V。

我们就可以算出实际电流值。

下图为芯片应用指南的互感电路图：

串口通信说明：

该芯片有两种通信方式，SPI和串口通信，我使用的是串口通信方式。

波特率配置：4800bps和9600bps通过硬件连接选择，19200bps和38400bps通过发送指令选择，我在这直接使用的4800bps。下图为波特率配置：

注意A2，A1为器件地址，即每个串口可以同时与4个芯片通信，默认为00，下图为写入时序：

读取时序：

获取电压，电流数据方式：

直接发送读取电压电流寄存器的指令，芯片会直接返回相应的原始值，我使用的另一种方法，通过发送读取全包指令，芯片会返回一系列数据，其中包括电压电流，并且数据有包头HEAD，方便代码逻辑编写。下图为全包数据格式：

代码实现：

1.发送命令实现

//发送命令
uint32_t BL0942_ReadRegister1(uint8_t reg_addr) {
    uint8_t cmd = 0x58;
    uint8_t addr = reg_addr;
   
    //uint8_t checksum = ~((cmd + addr) & 0xFF);
    
    // 使用固定大小的数组
    uint8_t send_data[2];

    // 手动填充数组
    send_data[0] = cmd;
    send_data[1] = addr;
  

    // 发送读命令
    UartWrite1(send_data, sizeof(send_data));

}
void UartWrite1(unsigned char *data,int length)//串口1写数据   数据指针  数据长度
{
	unsigned int i=0;
	USART_ClearFlag(USART1,USART_FLAG_TC);
	for(i=0;i

 
2.接收数据及处理  
void Date_Count1(u8 buf)//在串口中断中不断接收信息
{
    if(buf==0x55)//判断包头，确认无误继续接收
    {
        USART_rBuffer1[0] = buf;
		USART_RXD_Counter = 1;
    }
    else if((USART_RXD_Counter > 0) && (USART_RXD_Counter < 23))//接收全包数据
    {
        USART_rBuffer1[USART_RXD_Counter++] = buf;
    }
    else USART_RXD_Counter=0;
    if(USART_RXD_Counter==23)//和校验
    {
        int i;
        uint32_t v_rms_raw;
        uint32_t a_rms_raw;
        uint32_t p_rms_raw;
        uint8_t checksum;
        checksum=0x58;
        for ( i = 0; i < 22; i++) 
        {
            checksum += USART_rBuffer1[i];
        }
        checksum= checksum  & 0xFF;
        checksum= ~checksum;
        if(checksum==USART_rBuffer1[22])//和校验无误，数据处理
        {
            v_rms_raw= (USART_rBuffer1[6] << 16) | (USART_rBuffer1[5] << 8) | USART_rBuffer1[4]; 
            voltage_AC_IN = (v_rms_raw * 1.218*3.824) / 73989;//3.824=（R1+R2）/R1*1000
            a_rms_raw= (USART_rBuffer1[3] << 16) | (USART_rBuffer1[2] << 8) | USART_rBuffer1[1]; 
            current_OUT1 =  (a_rms_raw * 1.218) / 305978;
            current_OUT1 = current_OUT1/1.65;//1.65=（R5*1000）/Rt
            
        }
    }
    
} 
3.主函数 
int main(void)
 {	
    uint32_t current_rms ;    
    SystemInit();//系统初始化 
    SysTick_Init();
	SysTick_Config(36000);
	initio();
	initdat();
	uart1_init1(4800); 
    BL0942_Init();
    while(1)
	{   

        Date_Read++;
        if(Date_Read>1000)
        {
           BL0942_ReadRegister1(0xAA);
           del(600);
           printf("电压：%0.1f",voltage_AC_IN);
           printf("电流：%0.1f",current_OUT);
           Date_Read=0;
        }
	}	 
}

概述：