STM32CubeMX驱动INA226芯片

news2024/12/30 4:04:36

环境

1、单片机：STM32F042F6P6
2、编译器：KeilMDK
3、配置工具：STM32CubeMX

目标

使用STM32的硬件IIC接口驱动高侧/低侧测量、双向电流/功率监视器INA226。

开始

1、配置STM32F042F6P6的IIC

在这里插入图片描述

2、编写INA226的驱动

头文件：

#ifndef __INA226_H
#define __INA226_H

#include "main.h"

#define INA226_COM_PORT	hi2c1		/*通讯使用的IIC接口*/

#define INA226_ADDRESS 		0x80	/*INA226的地址*/
#define INA226_I2C_TIMEOUT 	10		/*IIC通讯超时*/


#define INA226_CALIB_VAL 1024
#define INA226_CURRENTLSB 0.5F // mA/bit
#define INA226_CURRENTLSB_INV 1/INA226_CURRENTLSB // bit/mA
#define INA226_POWERLSB_INV 1/(INA226_CURRENTLSB*25) // bit/mW


#define INA226_CONFIG 	0x00 // Configuration Register (R/W)初始值4127
#define INA226_SHUNTV 	0x01 // Shunt Voltage (R)初始值0，分流电压测量值
#define INA226_BUSV 	0x02 // Bus Voltage (R)初始值0，总线电压测量值
#define INA226_POWER 	0x03 // Power (R)初始值0，输出功率测量值
#define INA226_CURRENT 	0x04 // Current (R)初始值0，分流电阻电流计算值
#define INA226_CALIB 	0x05 // Calibration (R/W)，设置全量程和电流LSB
#define INA226_MASK 	0x06 // Mask/Enable (R/W)，报警设置和转换准备标志
#define INA226_ALERTL 	0x07 // Alert Limit (R/W)，报警阈值
#define INA226_MANUF_ID 0xFE // Manufacturer ID (R)，0x5449
#define INA226_DIE_ID 	0xFF // Die ID (R),0x2260

#define INA226_MODE_POWER_DOWN 			(0<<0) // Power-Down
#define INA226_MODE_TRIG_SHUNT_VOLTAGE 	(1<<0) // Shunt Voltage, Triggered
#define INA226_MODE_TRIG_BUS_VOLTAGE 	(2<<0) // Bus Voltage, Triggered
#define INA226_MODE_TRIG_SHUNT_AND_BUS 	(3<<0) // Shunt and Bus, Triggered
#define INA226_MODE_POWER_DOWN2 		(4<<0) // Power-Down
#define INA226_MODE_CONT_SHUNT_VOLTAGE 	(5<<0) // Shunt Voltage, Continuous
#define INA226_MODE_CONT_BUS_VOLTAGE 	(6<<0) // Bus Voltage, Continuous
#define INA226_MODE_CONT_SHUNT_AND_BUS 	(7<<0) // Shunt and Bus, Continuous

// Shunt Voltage Conversion Time
#define INA226_VSH_140uS 	(0<<3)
#define INA226_VSH_204uS 	(1<<3)
#define INA226_VSH_332uS 	(2<<3)
#define INA226_VSH_588uS 	(3<<3)
#define INA226_VSH_1100uS 	(4<<3)
#define INA226_VSH_2116uS 	(5<<3)
#define INA226_VSH_4156uS 	(6<<3)
#define INA226_VSH_8244uS 	(7<<3)

// Bus Voltage Conversion Time (VBUS CT Bit Settings[6-8])
#define INA226_VBUS_140uS 	(0<<6)
#define INA226_VBUS_204uS 	(1<<6)
#define INA226_VBUS_332uS 	(2<<6)
#define INA226_VBUS_588uS 	(3<<6)
#define INA226_VBUS_1100uS 	(4<<6)
#define INA226_VBUS_2116uS 	(5<<6)
#define INA226_VBUS_4156uS 	(6<<6)
#define INA226_VBUS_8244uS 	(7<<6)

// Averaging Mode (AVG Bit Settings[9-11])
#define INA226_AVG_1 	(0<<9)
#define INA226_AVG_4 	(1<<9)
#define INA226_AVG_16 	(2<<9)
#define INA226_AVG_64 	(3<<9)
#define INA226_AVG_128 	(4<<9)
#define INA226_AVG_256 	(5<<9)
#define INA226_AVG_512 	(6<<9)
#define INA226_AVG_1024 (7<<9)

// Reset Bit (RST bit [15])
#define INA226_RESET_ACTIVE 	(1<<15)
#define INA226_RESET_INACTIVE 	(0<<15)

// Mask/Enable Register
#define INA226_MER_SOL 	(1<<15) // Shunt Voltage Over-Voltage
#define INA226_MER_SUL 	(1<<14) // Shunt Voltage Under-Voltage
#define INA226_MER_BOL 	(1<<13) // Bus Voltagee Over-Voltage
#define INA226_MER_BUL 	(1<<12) // Bus Voltage Under-Voltage
#define INA226_MER_POL 	(1<<11) // Power Over-Limit
#define INA226_MER_CNVR (1<<10) // Conversion Ready
#define INA226_MER_AFF 	(1<<4) // Alert Function Flag
#define INA226_MER_CVRF (1<<3) // Conversion Ready Flag
#define INA226_MER_OVF 	(1<<2) // Math Overflow Flag
#define INA226_MER_APOL (1<<1) // Alert Polarity Bit
#define INA226_MER_LEN 	(1<<0) // Alert Latch Enable

#define INA226_MANUF_ID_DEFAULT 	0x5449
#define INA226_DIE_ID_DEFAULT 		0x2260

float INA226_GetBusV(void);
float INA226_GetCurrent(void);
float INA226_GetPower(void);

uint8_t INA226_SetConfig(uint16_t ConfigWord);
uint8_t INA226_SetCalibrationReg(uint16_t ConfigWord);
uint8_t INA226_SetMaskEnable(uint16_t ConfigWord);
uint8_t INA226_SetAlertLimit(uint16_t ConfigWord);

uint16_t INA226_GetConfig(void);
uint16_t INA226_GetShuntV(void);
uint16_t INA226_GetBusVReg(void);
uint16_t INA226_GetPowerReg(void);
uint16_t INA226_GetCalibrationReg(void);
uint16_t INA226_GetCurrentReg(void);
uint16_t INA226_GetManufID(void);
uint16_t INA226_GetDieID(void);
uint16_t INA226_GetMaskEnable(void);
uint16_t INA226_GetAlertLimit(void);


#endif

3、C文件

#include "ina226.h"
#include "i2c.h"

/*
**************************************************
* 说明：读取BUS电压，并转换为浮点数据
**************************************************
*/
float INA226_GetBusV(void) 
{
	uint16_t regData;
	float fVoltage;
    regData = INA226_GetBusVReg();
	fVoltage = regData * 0.00125f;/*电压的LSB = 1.25mV*/
	return fVoltage;
}
/*
**************************************************
* 说明：读取电流，并转换为浮点数据
**************************************************
*/
float INA226_GetCurrent() 
{
	uint16_t regData;
	float fCurrent;
	regData = INA226_GetCurrentReg();
	if(regData >= 0x8000)	regData = 0;
	fCurrent = regData * 0.0002f;/*电流的LSB = 0.2mA，由用户配置*/
	return fCurrent;
}
/*
**************************************************
* 说明：读取功率，并转换为浮点数据
**************************************************
*/
float INA226_GetPower() 
{
	uint16_t regData;
	float fPower;
	regData = INA226_GetPowerReg();
	fPower = regData * 0.005f;/*功率的LSB = 电流的LSB*25*/
	return fPower;
}

uint8_t INA226_SetConfig(uint16_t ConfigWord) 
{
    uint8_t SentTable[3];
    SentTable[0] = INA226_CONFIG;
    SentTable[1] = (ConfigWord & 0xFF00) >> 8;
    SentTable[2] = (ConfigWord & 0x00FF);
    return HAL_I2C_Master_Transmit(&INA226_COM_PORT, INA226_ADDRESS, SentTable, 3, INA226_I2C_TIMEOUT);
}

uint16_t INA226_GetConfig() 
{
    uint8_t SentTable[1] = {INA226_CONFIG};
    uint8_t ReceivedTable[2];
    HAL_I2C_Master_Transmit(&INA226_COM_PORT,INA226_ADDRESS, SentTable, 1, INA226_I2C_TIMEOUT);
    if (HAL_I2C_Master_Receive(&INA226_COM_PORT,INA226_ADDRESS, ReceivedTable, 2, INA226_I2C_TIMEOUT) != HAL_OK) return 0xFF;
    else return ((uint16_t)ReceivedTable[0]<<8 | ReceivedTable[1]);
}

uint16_t INA226_GetShuntV() 
{
    uint8_t SentTable[1] = {INA226_SHUNTV};
    uint8_t ReceivedTable[2];
    HAL_I2C_Master_Transmit(&INA226_COM_PORT,INA226_ADDRESS, SentTable, 1, INA226_I2C_TIMEOUT);
    if (HAL_I2C_Master_Receive(&INA226_COM_PORT,INA226_ADDRESS, ReceivedTable, 2, INA226_I2C_TIMEOUT) != HAL_OK) return 0xFF;
    else return ((uint16_t)ReceivedTable[0]<<8 | ReceivedTable[1]);
}

uint16_t INA226_GetBusVReg() 
{
    uint8_t SentTable[1] = {INA226_BUSV};
    uint8_t ReceivedTable[2];
    HAL_I2C_Master_Transmit(&INA226_COM_PORT,INA226_ADDRESS, SentTable, 1, INA226_I2C_TIMEOUT);
    if (HAL_I2C_Master_Receive(&INA226_COM_PORT,INA226_ADDRESS, ReceivedTable, 2, INA226_I2C_TIMEOUT) != HAL_OK) return 0xFF;
    else return ((uint16_t)ReceivedTable[0]<<8 | ReceivedTable[1]);
}

uint8_t INA226_SetCalibrationReg(uint16_t ConfigWord) 
{
    uint8_t SentTable[3];
    SentTable[0] = INA226_CALIB;
    SentTable[1] = (ConfigWord & 0xFF00) >> 8;
    SentTable[2] = (ConfigWord & 0x00FF);
    return HAL_I2C_Master_Transmit(&INA226_COM_PORT, INA226_ADDRESS, SentTable, 3, INA226_I2C_TIMEOUT);
}

uint16_t INA226_GetCalibrationReg() 
{
    uint8_t SentTable[1] = {INA226_CALIB};
    uint8_t ReceivedTable[2];
    HAL_I2C_Master_Transmit(&INA226_COM_PORT,INA226_ADDRESS, SentTable, 1, INA226_I2C_TIMEOUT);
    if (HAL_I2C_Master_Receive(&INA226_COM_PORT,INA226_ADDRESS, ReceivedTable, 2, INA226_I2C_TIMEOUT) != HAL_OK) return 0xFF;
    else return ((uint16_t)ReceivedTable[0]<<8 | ReceivedTable[1]);
}

uint16_t INA226_GetPowerReg() 
{
    uint8_t SentTable[1] = {INA226_POWER};
    uint8_t ReceivedTable[2];
    HAL_I2C_Master_Transmit(&INA226_COM_PORT,INA226_ADDRESS, SentTable, 1, INA226_I2C_TIMEOUT);
    if (HAL_I2C_Master_Receive(&INA226_COM_PORT,INA226_ADDRESS, ReceivedTable, 2, INA226_I2C_TIMEOUT) != HAL_OK) return 0xFF;
    else return ((uint16_t)ReceivedTable[0]<<8 | ReceivedTable[1]);
}

uint16_t INA226_GetCurrentReg() 
{
    uint8_t SentTable[1] = {INA226_CURRENT};
    uint8_t ReceivedTable[2];
    HAL_I2C_Master_Transmit(&INA226_COM_PORT,INA226_ADDRESS, SentTable, 1, INA226_I2C_TIMEOUT);
    if (HAL_I2C_Master_Receive(&INA226_COM_PORT,INA226_ADDRESS, ReceivedTable, 2, INA226_I2C_TIMEOUT) != HAL_OK) return 0xFF;
    else return ((uint16_t)ReceivedTable[0]<<8 | ReceivedTable[1]);
}

uint16_t INA226_GetManufID() 
{
    uint8_t SentTable[1] = {INA226_MANUF_ID};
    uint8_t ReceivedTable[2];
	
    HAL_I2C_Master_Transmit(&INA226_COM_PORT,INA226_ADDRESS, SentTable, 1, INA226_I2C_TIMEOUT);
    if (HAL_I2C_Master_Receive(&INA226_COM_PORT,INA226_ADDRESS, ReceivedTable, 2, INA226_I2C_TIMEOUT) != HAL_OK) return 0xFF;
    else return ((uint16_t)ReceivedTable[0]<<8 | ReceivedTable[1]);
}

uint16_t INA226_GetDieID() 
{
    uint8_t SentTable[1] = {INA226_DIE_ID};
    uint8_t ReceivedTable[2];
    HAL_I2C_Master_Transmit(&INA226_COM_PORT,INA226_ADDRESS, SentTable, 1, INA226_I2C_TIMEOUT);
    if (HAL_I2C_Master_Receive(&INA226_COM_PORT,INA226_ADDRESS, ReceivedTable, 2, INA226_I2C_TIMEOUT) != HAL_OK) return 0xFF;
    else return ((uint16_t)ReceivedTable[0]<<8 | ReceivedTable[1]);
}

uint8_t INA226_SetMaskEnable(uint16_t ConfigWord) 
{
    uint8_t SentTable[3];
    SentTable[0] = INA226_MASK;
    SentTable[1] = (ConfigWord & 0xFF00) >> 8;
    SentTable[2] = (ConfigWord & 0x00FF);
    return HAL_I2C_Master_Transmit(&INA226_COM_PORT, INA226_ADDRESS, SentTable, 3, INA226_I2C_TIMEOUT);
}

uint16_t INA226_GetMaskEnable() 
{
    uint8_t SentTable[1] = {INA226_MASK};
    uint8_t ReceivedTable[2];
    HAL_I2C_Master_Transmit(&INA226_COM_PORT,INA226_ADDRESS, SentTable, 1, INA226_I2C_TIMEOUT);
    if (HAL_I2C_Master_Receive(&INA226_COM_PORT,INA226_ADDRESS, ReceivedTable, 2, INA226_I2C_TIMEOUT) != HAL_OK) return 0xFF;
    else return ((uint16_t)ReceivedTable[0]<<8 | ReceivedTable[1]);
}

uint8_t INA226_SetAlertLimit(uint16_t ConfigWord) 
{
    uint8_t SentTable[3];
    SentTable[0] = INA226_ALERTL;
    SentTable[1] = (ConfigWord & 0xFF00) >> 8;
    SentTable[2] = (ConfigWord & 0x00FF);
    return HAL_I2C_Master_Transmit(&INA226_COM_PORT, INA226_ADDRESS, SentTable, 3, INA226_I2C_TIMEOUT);
}

uint16_t INA226_GetAlertLimit() 
{
    uint8_t SentTable[1] = {INA226_ALERTL};
    uint8_t ReceivedTable[2];
    HAL_I2C_Master_Transmit(&INA226_COM_PORT,INA226_ADDRESS, SentTable, 1, INA226_I2C_TIMEOUT);
    if (HAL_I2C_Master_Receive(&INA226_COM_PORT,INA226_ADDRESS, ReceivedTable, 2, INA226_I2C_TIMEOUT) != HAL_OK) return 0xFF;
    else return ((uint16_t)ReceivedTable[0]<<8 | ReceivedTable[1]);
}

4、使用前了解

回到main函数中，对INA226进行初始化，首先了解一下INA226的基础知识：
官方电路图如下：
在这里插入图片描述
其中采样电阻我设置的是10mΩ。
它的寄存器有10个，每个的功能如下：
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
其中我们主要关注00h配置寄存器，05校准寄存器和02,03,04这三个只读的电压，电流，功率寄存器。
关于配置寄存器00h用于配置芯片的采样速度，采样模式，采样滤波周期等，默认值是0x4127。
关键在于校准寄存器05h的配置，官方给出了2个公式用于配置这个寄存器：
在这里插入图片描述
例如需要测量5A的电流，采样电阻为10mΩ，则
Current_LSB = 预期最大电流 / 2^15
Current_LSB = 5 / 32768 = 0.000152A ,选0.2ma
确定了Current_LSB后，计算校准值
CAL = 0.00512/(Current_LSBR)
CAL = 0.00512/(0.00020.01)=2560 = 0x0a00
OK，可以开始使用INA226了。

使用

在主函数中调用如下函数初始化：

	/*
	* 设置转换时间8.244ms,求平均值次数16，设置模式为分流和总线连续模式
	* 总数据转换时间 = 8.244*16 = 131.9ms 
	*/
    INA226_SetConfig(0x45FF);
	
	/*
	* 分流电阻最大电压 = 32768 * 0.0000025V = 0.08192V
	* 设置分流电压转电流转换参数:电阻0.01R，分辨率0.2mA
	* 公式1
	* Current_LSB = 预期最大电流 / 2^15
	* Current_LSB = 5 / 32768 = 0.000152A ,选0.2ma
	* 公式2
	* CAL = 0.00512/(Current_LSB*R)
	* CAL = 0.00512/(0.0002*0.01)=2560 = 0x0a00
	*/
    INA226_SetCalibrationReg(0x0a00);

然后就可以读取INA226的测量值了：
fVoltage = INA226_GetBusV();
fCurrent = INA226_GetCurrent();
fPower = INA226_GetPower();
关于这3个函数，具体可以追踪进去，看函数说明：

/*
**************************************************
* 说明：读取BUS电压，并转换为浮点数据
**************************************************
*/
float INA226_GetBusV(void) 
{
	uint16_t regData;
	float fVoltage;
    regData = INA226_GetBusVReg();
	fVoltage = regData * 0.00125f;/*电压的LSB = 1.25mV*/
	return fVoltage;
}
/*
**************************************************
* 说明：读取电流，并转换为浮点数据
**************************************************
*/
float INA226_GetCurrent() 
{
	uint16_t regData;
	float fCurrent;
	regData = INA226_GetCurrentReg();
	if(regData >= 0x8000)	regData = 0;
	fCurrent = regData * 0.0002f;/*电流的LSB = 0.2mA，由用户配置*/
	return fCurrent;
}
/*
**************************************************
* 说明：读取功率，并转换为浮点数据
**************************************************
*/
float INA226_GetPower() 
{
	uint16_t regData;
	float fPower;
	regData = INA226_GetPowerReg();
	fPower = regData * 0.005f;/*功率的LSB = 电流的LSB*25*/
	return fPower;
}

展示

最后以几张图片结尾
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
误差可接受吧。

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由于在空闲状态时&#xff0c;传送线为逻辑“1”状态&#xff0c;而数据的传送总是以一个起始位“0”开始&#xff0c;所以当接收器检测到一个从"1"向"0”的跳变时&#xff0c;便视为可能的起始位&#xff08;要排除干扰引起的跳变) ;起始位被确认后,就知道发送…
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java八股文面试[数据库]——JOIN优化

java八股文面试[数据库]——JOIN优化

JOIN 是 MySQL 用来进行联表操作的&#xff0c;用来匹配两个表的数据&#xff0c;筛选并合并出符合我们要求的结果集。 JOIN 操作有多种方式&#xff0c;取决于最终数据的合并效果。常用连接方式的有以下几种: 什么是驱动表 ? 多表关联查询时,第一个被处理的表就是驱动表,使用…
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大陆学者周志华当选IJCAI理事会主席，系54年来首次

大陆学者周志华当选IJCAI理事会主席，系54年来首次

8月25日&#xff0c;在澳门举行的第32届国际人工智能联合会议&#xff08;IJCAI &#xff09;2023闭幕式上&#xff0c;IJCAI 执行委员会宣布&#xff0c;南京大学周志华教授当选为新一届的国际人工智能联合会理事会&#xff08;IJCAI Trustee&#xff09;主席。周志华是中国大…
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KT142C-sop16语音芯片ic的功能介绍 支持pwm和dac输出 usb直接更新内置空间

KT142C-sop16语音芯片ic的功能介绍 支持pwm和dac输出 usb直接更新内置空间

1.1 简介 KT142C是一个提供串口的SOP16语音芯片&#xff0c;完美的集成了MP3的硬解码。内置330KByte的空间&#xff0c;最大支持330秒的语音长度&#xff0c;支持多段语音&#xff0c;支持直驱0.5W的扬声器无需外置功放 软件支持串口通信协议&#xff0c;默认波特率9600.同时…
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java网络编程，套接字socket

java网络编程，套接字socket

目录 一 网络概述 二 网络的类型分类 三 网络体系结构 四 网络通信协议概述 五 网络通信协议种类 六 Socket简介 七 Socket路径 八 java网络编程三要素 九 基于UDP协议的Socket编程 十 基于TCP协议的Socket编程 十一 基于TCP协议和UDP的区别 一 网络概述 多台相互连…
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机器学习入门教学——独热编码One-hot

机器学习入门教学——独热编码One-hot

1、前言 在机器学习过程中&#xff0c;我们经常需要对特征进行分类&#xff0c;例如&#xff1a;性别有男、女&#xff0c;国籍有中国、英国、美国等&#xff0c;种族有黄、白、黑。 但是分类器并不能直接对数据进行分类&#xff0c;所以我们需要先对数据进行处理。如果要作为…
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通信原理板块——正弦波加窄带高斯噪声、高斯白噪声、带限白噪声

通信原理板块——正弦波加窄带高斯噪声、高斯白噪声、带限白噪声

1、正弦波加窄带高斯噪声 调制系统中&#xff0c;传输的信号是用正弦波作为载波的已调信号。通常信号经过信道传输时总会受到噪声的干扰&#xff0c;为了减少噪声的影响&#xff0c;在解调器的前端设置一个带通滤波器&#xff0c;以滤除信号频带以外的噪声。带通滤波器的输出是…
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git: ‘lfs‘ is not a git command unclear

git: ‘lfs‘ is not a git command unclear

首先可以尝试 git lfs install 是否可以&#xff0c;不可以后就看这个连接&#xff1a;https://stackoverflow.com/questions/48734119/git-lfs-is-not-a-git-command-unclear。 我的是ubuntu&#xff0c;所以&#xff1a; git-lfs requires git version 1.8.3.1 or later. Yo…
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