在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景中，設(shè)備續(xù)航能力直接影響其部署成本與運(yùn)維效率。Air8201作為新一代低功耗物聯(lián)網(wǎng)通信模塊，其硬件架構(gòu)已內(nèi)置多種電源管理單元（PMU），但僅依靠硬件優(yōu)化難以滿足復(fù)雜場(chǎng)景的動(dòng)態(tài)功耗需求。

一、電源管理介紹

電源管理是電子設(shè)備中非常重要的一部分，尤其是在移動(dòng)設(shè)備和嵌入式系統(tǒng)中。它直接關(guān)系到設(shè)備的能效、續(xù)航時(shí)間和整體性能。以下是關(guān)于電源管理的一些基本知識(shí)和常見(jiàn)概念的介紹。

1.1 電源管理的定義

電源管理指的是在電子設(shè)備內(nèi)部合理利用和調(diào)節(jié)電源，以保證各個(gè)組件在最佳運(yùn)行條件下工作，同時(shí)延長(zhǎng)設(shè)備的使用時(shí)間和確保能量的有效利用。

1.2 電源管理的目標(biāo)

延長(zhǎng)電池壽命：通過(guò)有效的充放電管理，使電池在使用過(guò)程中更長(zhǎng)久地保持能量。

優(yōu)化能耗：監(jiān)測(cè)各個(gè)部件的能耗，減少不必要的能量消耗。

提供穩(wěn)定的電力供給：確保設(shè)備在不同的負(fù)載和環(huán)境條件下都能穩(wěn)定工作。

1.3 常見(jiàn)術(shù)語(yǔ)

Vbat（電池電壓）：指設(shè)備中電池當(dāng)前的電壓值，通常用于評(píng)估電池的狀態(tài)。

電池電量百分比：代表電池當(dāng)前剩余能量的百分比，通常用于用戶界面顯示。

充電狀態(tài)：指設(shè)備是否正在充電，影響電池電量的監(jiān)測(cè)和管理策略。

電池放電曲線：描述不同電壓下電池剩余電量的關(guān)系，幫助計(jì)算電量百分比。

電池調(diào)節(jié)電壓：電池在充放電過(guò)程中，可以通過(guò)一定控制策略或電路設(shè)計(jì)，維持電池電壓在一定范圍內(nèi)的穩(wěn)定。Air8201 的電池電壓上限值默認(rèn)為 4.2V，可在代碼中自行更改電池電壓閾值。

快速充電：快速充電是一種技術(shù)，它允許電池在較短時(shí)間內(nèi)充入更多電量?？焖俪潆娂夹g(shù)包括恒流充電與恒壓充電。在快速充電的恒流階段，充電器會(huì)以一個(gè)固定的電流給電池充電，直到電池電壓達(dá)到一個(gè)預(yù)設(shè)的電壓值（Air8201 默認(rèn)為 4.2V），隨后切換至恒壓模式，此時(shí)電流逐漸減小，直到電池充滿后停止充電。

1.4 常見(jiàn)功能

電量監(jiān)測(cè)：通過(guò) ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換）讀取電池電壓，定期更新電量狀態(tài)。

充電檢測(cè)：利用 GPIO 中斷檢測(cè)充電狀態(tài)，判斷電池是否處于充電狀態(tài)。

自動(dòng)關(guān)機(jī)：根據(jù)電量百分比自動(dòng)關(guān)閉設(shè)備，以防止電池過(guò)度放電。

過(guò)壓保護(hù)：當(dāng)充電到達(dá)電池電壓閾值時(shí)會(huì)自動(dòng)停止充電，待剩余電量與滿電量相差超過(guò) 120mA 時(shí)恢復(fù)充電。

用戶接口：通過(guò)長(zhǎng)按電源鍵執(zhí)行關(guān)機(jī)命令，提升用戶體驗(yàn)。

路徑管理：當(dāng)插入 USB 既可以給鋰電池充電，同時(shí)也可以給主板供電

1.5 實(shí)踐中的應(yīng)用

在實(shí)際應(yīng)用中，電源管理代碼通常涉及多個(gè)功能模塊，包括初始化電源，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電量，響應(yīng)用戶操作和維護(hù)設(shè)備狀態(tài)。一個(gè)良好的電源管理系統(tǒng)能夠顯著提高設(shè)備的性能和用戶滿意度。

通過(guò)合理的電源管理策略，用戶不僅可以延長(zhǎng)設(shè)備的使用時(shí)間，還可以確保設(shè)備在關(guān)鍵時(shí)刻的穩(wěn)定性和可靠性。在編寫(xiě)電源管理程序時(shí)，應(yīng)充分考慮設(shè)備的使用場(chǎng)景和用戶的需求。

二、演示功能概述

在本演示中，我們將展示電源管理系統(tǒng)的核心功能模塊，以及如何通過(guò)不同的技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)有效的電源管理。這些功能旨在提升設(shè)備的性能和用戶體驗(yàn)，以下是主要演示功能的概述：

1.電量監(jiān)測(cè)：本系統(tǒng)通過(guò) ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）實(shí)時(shí)讀取電池電壓，并定期更新電量狀態(tài)。通過(guò)精確監(jiān)測(cè)電池電壓，可以讓用戶清晰掌握當(dāng)前電池剩余電量，避免意外關(guān)機(jī)帶來(lái)的困擾。

2.充電檢測(cè)：系統(tǒng)利用 GPIO 中斷技術(shù)，能夠快速檢測(cè)電池的充電狀態(tài)。當(dāng)設(shè)備連接到電源時(shí)，將自動(dòng)判斷電池是否在充電狀態(tài)，并相應(yīng)地調(diào)整電源管理策略，以優(yōu)化充電效率和電池壽命。

3.自動(dòng)關(guān)機(jī)：根據(jù)監(jiān)測(cè)到的電量百分比，該系統(tǒng)能夠在電量過(guò)低時(shí)自動(dòng)關(guān)機(jī)，以防止電池過(guò)度放電。這種智能管理能夠保護(hù)電池，延長(zhǎng)其使用壽命，確保設(shè)備在低電量時(shí)不會(huì)意外關(guān)機(jī)。

4.用戶接口：系統(tǒng)提供了便捷的用戶交互接口，用戶可以通過(guò)長(zhǎng)按電源鍵實(shí)現(xiàn)關(guān)機(jī)操作。提升用戶體驗(yàn)的同時(shí)，確保用戶可以方便地控制設(shè)備的電源狀態(tài)。

通過(guò)這些功能的實(shí)現(xiàn)，用戶不僅可以延長(zhǎng)設(shè)備的使用時(shí)間，還能夠保證設(shè)備在關(guān)鍵時(shí)刻的穩(wěn)定性和可靠性。在實(shí)際應(yīng)用中，這些功能能夠有效地提升設(shè)備性能，滿足用戶對(duì)電源管理的需求。

三、演示硬件環(huán)境

3.1 開(kāi)發(fā)板

本文以Air8201 開(kāi)發(fā)板為例

此開(kāi)發(fā)套件的詳細(xì)使用說(shuō)明參考：Air8201 產(chǎn)品手冊(cè)中的Air8201 硬件手冊(cè)和Air8201 的 LuatOS 快速入門。

（Air8201 產(chǎn)品手冊(cè)：https://docs.openluat.com/air8201/product/）

3.2 SIM 卡

在中國(guó)大陸環(huán)境下，使用移動(dòng)，電信，聯(lián)通的物聯(lián)網(wǎng)卡或者手機(jī)卡都可以。

3.3 PC 電腦

PC 電腦推薦使用 Windows10 及以上版本。

3.4 數(shù)據(jù)通信線

1. USB 轉(zhuǎn) Type-C 數(shù)據(jù)線

它的一端是 USB 接口，另一端是 Type-C 接口。

四、演示軟件環(huán)境

4.1 Luatools 下載調(diào)試工具

Luatools 工具支持最新固件獲取、固件打包、trace 打印及單機(jī)燒錄等功能。

工具使用說(shuō)明參考：

（Luatools 下載和詳細(xì)使用：https://docs.openluat.com/Luatools/）

4.2 獲取固件及源碼

1. 底層 core 下載地址：https://docs.openluat.com/air8201/luatos/firmware/

本文使用的固件版本為LuatOS-SoC_V2002_Air8201.soc。

2. demo 位置

本 demo 的主要功能是對(duì)電池管理系統(tǒng)的控制和監(jiān)測(cè)

demo 位置參考：https://gitee.com/openLuat/LuatOS-Air8201/tree/master/demo/pm

五、軟硬件資料

5.1 電池充電器說(shuō)明

注意注意，鋰電池與鋰離子電池不是同一種電池。鋰電池是一個(gè)統(tǒng)稱，而鋰離子電池是鋰電池的其中一種類型。

Air8201 選用了一款高度集成的單電池鋰離子電池充電器，該充電器具有系統(tǒng)電源路徑管理，可供空間有限的便攜式應(yīng)用使用。功能具有涓流充電、恒流充電、恒壓充電、充電終止和自動(dòng)充電。而且可以自動(dòng)調(diào)節(jié)充電電流與充電電壓，或者進(jìn)入其他模式。

5.1.1 鋰電池充電過(guò)程

鋰離子電池的充電過(guò)程可概括為四個(gè)階段：涓流充電、恒流充電、恒壓充電以及充電終止。以下為這四個(gè)階段的詳細(xì)介紹。

1.涓流充電：

涓流充電用于先對(duì)完全放電的電池單元進(jìn)行預(yù)充，也叫恢復(fù)性充電。在電池電壓低于 3V 左右時(shí)，先采用最大 0.1C 的恒定電流對(duì)電池進(jìn)行充電。（C 是充放電倍率，表示電池在單位時(shí)間內(nèi)充放電電流與電池額定容量的比值。例如，一個(gè)電池的額定容量是 1000mAh，1C 就表示以 1000mA 的電流在單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)行充放電，也表示電池在一小時(shí)內(nèi)完全充放電。）

2.恒流充電：

在涓流充電之后，當(dāng)電池電壓上升到涓流充電閾值以上時(shí)，此時(shí)提高充電電流從而進(jìn)行恒流充電。這個(gè)階段的電流通常在 0.2C~1.0C 之間，電池電壓隨著恒流充電過(guò)程在逐步升高。恒流充電時(shí)的電流并不要求十分精確，準(zhǔn)恒定電流也可以。

當(dāng)在線性充電器設(shè)計(jì)中，電流經(jīng)常會(huì)隨著電池電壓的上升而上升，應(yīng)盡量減輕傳輸晶體管上的散熱問(wèn)題。選擇大于 1.0C 的恒流充電并不會(huì)縮短整個(gè)充電充電周期時(shí)間，這種做法是不可取的。

當(dāng)以更高電流進(jìn)行充電時(shí)，由于電極反應(yīng)的過(guò)壓以及電池內(nèi)部阻抗上的電壓上升，電池電壓會(huì)更快速地上升。恒流充電階段就會(huì)變短，同時(shí)下面恒壓充電階段的時(shí)間會(huì)相應(yīng)增加，因此總的充電周期時(shí)間并不會(huì)縮短。

3.恒壓充電：

當(dāng)電池電壓上升到 4.2V（默認(rèn)值）時(shí)，恒流充電結(jié)束，開(kāi)始恒壓充電階段。在此階段，電流會(huì)根據(jù)電芯的飽和程度逐漸減少，直到達(dá)到一個(gè)很小的值，可稱為判滿電流值時(shí)，充電終止。

4.充電終止：

與鎳電池不同，此時(shí)不建議對(duì)鋰離子電池進(jìn)行連續(xù)涓流充電。連續(xù)涓流充電會(huì)導(dǎo)致金屬鋰出現(xiàn)極板電鍍效應(yīng)。從而使電池不穩(wěn)定，并且極大可能導(dǎo)致突然的自動(dòng)快速解體。

這個(gè)階段有兩種典型的充電終止方法：一種是采用最小充電電流判斷，當(dāng)恒壓充電階段的充電電流減小到判滿電流值時(shí)終止充電；另一種是從恒壓充電階段開(kāi)始計(jì)時(shí)，持續(xù)充電兩個(gè)小時(shí)后終止充電過(guò)程。Air8201 選擇的電池充電器充電終止方法為第一種。

5.充電恢復(fù)說(shuō)明：

充電終止后，當(dāng)電池放電后剩余電量與滿電量相差超過(guò) 120mV 時(shí)會(huì)恢復(fù)充電，轉(zhuǎn)為恒壓充電階段。

5.1.2 鋰電池放電說(shuō)明

由于鋰電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)所致，在放電時(shí)鋰電池不能全部移向正極，必須要保留一部分鋰離子在負(fù)極，從而保證在下次充電時(shí)鋰離子能夠暢通地嵌入通道。否則，電池壽命將會(huì)大大縮短。

1.放電電壓平臺(tái)：

鋰電池在放電過(guò)程中，電壓會(huì)保持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的范圍內(nèi)，這個(gè)范圍被稱為放電電壓平臺(tái)。對(duì)于大多數(shù)鋰電池來(lái)說(shuō)，這個(gè)平臺(tái)大約在 3.7V 到 3.0V 之間。

2.放電電流：

放電電流是指電池在放電過(guò)程中的電流強(qiáng)度。放電電流的大小會(huì)直接影響到電池的放電時(shí)間和壽命。大電流放電時(shí)會(huì)導(dǎo)致電池溫度升高，也可能會(huì)縮短電池壽命。（鋰電池放電電流不應(yīng)超過(guò)電池容量的 3 倍，例如 1000mAH 電池，放電電流應(yīng)嚴(yán)格控制在 3A 以內(nèi)，否則會(huì)導(dǎo)致電池?fù)p壞。）

3.放電截止電壓：

為了保證鋰電池放電后石墨層中仍留有部分鋰離子，就需要嚴(yán)格限制最低放電截止電壓，也就是要避免過(guò)放電。當(dāng)電池電壓降到這個(gè)值時(shí)，電池應(yīng)停止放電。對(duì)于大多數(shù)鋰電池，這個(gè)截止電壓大約是 2.5V 到 3.0V。

Air8201 在代碼中已經(jīng)設(shè)置當(dāng)電池電量低于 30% 且兩分鐘內(nèi)沒(méi)有充電時(shí)自動(dòng)關(guān)機(jī)。

4.放電效率：

放電效率是指電池放電過(guò)程中電能轉(zhuǎn)換的效率。鋰電池放電效率可達(dá)到 90% 以上。

5.放電深度：

放電深度是指電池放電時(shí)放電量與電池總?cè)萘康谋嚷省＜捶烹娚疃?（放電量/電池總?cè)萘浚?100% 。（例如，如果一個(gè)電池的總?cè)萘渴?1000mAh，放電到 500mAh，那么放電深度就是 50%。）

6.放電速率：

放電速率是指電池單位時(shí)間內(nèi)放電時(shí)放電量與電池額定容量的比值，用充放電倍率 C 表示。（例如，一個(gè)電池的額定容量為 1000mAh，如果用 200mA 的電流進(jìn)行放電，其放電倍率為 0.2C，因?yàn)?200mA/1000mAh=0.2。）

7.溫度影響：

鋰電池的放電性能受溫度影響較大。在低溫下，電池的放電性能會(huì)下降，而在高溫下，電池的壽命可能會(huì)縮短。

8.循環(huán)壽命：

鋰電池的循環(huán)壽命是指電池可以經(jīng)歷的充放電次數(shù)。一般來(lái)說(shuō)，鋰電池的循環(huán)壽命可以達(dá)到幾百到幾千次，具體還要取決于電池的類型、使用條件和放電深度。

9.自放電：

鋰電池即使在不使用的情況下也會(huì)進(jìn)行自動(dòng)放電，這種現(xiàn)象稱為自放電。鋰電池的自放電率相對(duì)較低，通常每月 1% 到 2%。

5.2 sensor 庫(kù)介紹

sensor 庫(kù)是一個(gè)傳感器操作庫(kù)，用于在 LuatOS 環(huán)境中處理各種傳感器的數(shù)據(jù)交互。它支持多個(gè)傳感器的操作，包括 DS18B20 溫度傳感器、DHT11/DHT12 溫濕度傳感器、HX711 稱重傳感器、CS1237 傳感器、WS2812B RGB LED 燈帶以及 SC12A 觸摸傳感器等。

此為sensor 庫(kù) API 接口介紹，大家可自行參考測(cè)試。

5.3 Air8201 開(kāi)發(fā)板燒錄說(shuō)明

5.3.1 選擇固件和腳本

1. 打開(kāi) Luatools_v3 工具

2. 點(diǎn)擊項(xiàng)目管理測(cè)試

3. 根據(jù)圖示操作

注意，大家只需要跟著做到第四步即可，第五步跟著后面的操作再做。

5.3.2 燒錄

1. 將 Air8201 開(kāi)發(fā)板通過(guò) USB 數(shù)據(jù)線連接至電腦，如下圖所示：

由于 Air8201 單板子沒(méi)有復(fù)位鍵和 BOOT 鍵，所以數(shù)據(jù)線與 Air8201 開(kāi)發(fā)板之間還需要接一個(gè) USB_BOOT 板，不過(guò)大家放心，Air8201 套件里已經(jīng)包括了 USB_BOOT 板，不需要單獨(dú)購(gòu)買。 而且特別注意，USB_BOOT 板在接 Air8201 開(kāi)發(fā)板時(shí)不用區(qū)分正反。

2. 根據(jù)下方操作進(jìn)行燒錄

此時(shí)就需要大家先點(diǎn)擊 Luatools 工具上的 复制下載腳本 或 复制下載底層和腳本，再執(zhí)行下方操作了。

開(kāi)發(fā)板處于未開(kāi)機(jī)狀態(tài)：此時(shí)先按住下載模式按鍵（BOOT 鍵）不放，再長(zhǎng)按開(kāi)機(jī)鍵（POW 鍵）開(kāi)機(jī)，若不出意外開(kāi)發(fā)板將會(huì)進(jìn)入下載模式，Luatools 工具下載進(jìn)度條會(huì)開(kāi)始跑，這時(shí)便可以松開(kāi) BOOT 鍵和 POW 鍵，等到工具提示下載完成即可。

開(kāi)發(fā)板已經(jīng)處于開(kāi)機(jī)狀態(tài)：此時(shí)可以先按住 BOOT 鍵不放，再短按復(fù)位鍵（RST 鍵）后開(kāi)發(fā)板會(huì)重啟并進(jìn)入下載模式。

5.3.3 不同模式下的端口顯示

1. 正常開(kāi)機(jī)模式

六、功能驗(yàn)證

6.1 ChargeICLogic.lua 中代碼介紹

該文件中的代碼無(wú)需修改，大家直接調(diào)用這個(gè)文件就行。

6.1.1 代碼說(shuō)明

該文件中的代碼是一個(gè)用 Lua 編寫(xiě)的腳本，主要用于與充電 IC（集成電路）進(jìn)行交互，進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和控制。

6.1.2 代碼逐步解析

1.注釋部分：

這段注釋用于指出代碼的主要功能，即處理充電 IC 相關(guān)的邏輯。

2. 電池上限電壓表：

此部分定義了電池上限電壓的不同設(shè)置值。复制Vreg 表包含多個(gè)十六進(jìn)制數(shù)，每個(gè)數(shù)對(duì)應(yīng)不同的電池上限電壓。在 V_CTRL 寄存器中，前四位用來(lái)設(shè)置電池上限電壓，其余位可以用作其他設(shè)置。默認(rèn)情況下，其他位為 0。

3.快速充電電流表：

這部分定義了快速充電電流的設(shè)置值。Ichg表中列出的十六進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)于不同充電電流的設(shè)置。在 I_CTRL 寄存器中，前三位是設(shè)置快速充電電流的，其余位是其他設(shè)置，默認(rèn)為 0； 該電流值是通過(guò)電阻 Rsns 計(jì)算得出的，Air8201 的 Rsns 值為 1KΩ，經(jīng)過(guò)公式計(jì)算后得出Ireg=500mA。

4.GPIO 引腳初始化：

獲取一個(gè) GPIO 引腳并對(duì)其進(jìn)行設(shè)置。pcb.chargeCmdPin()用于獲取充電命令引腳，gpio.setup將引腳GPIO1設(shè)置為輸出模式，且初始化電平為高，同時(shí)啟用內(nèi)部上拉。

5.任務(wù)初始化：

這部分是主任務(wù)的初始化。首先等待 1000 毫秒，然后通過(guò)sensor.yhm27xx函數(shù)與傳感器進(jìn)行通信，以獲取設(shè)備信息。后面再進(jìn)行傳感器設(shè)備中各寄存器參數(shù)配置。

6.傳感器數(shù)據(jù)讀?。?/strong>

通過(guò)sensor.yhm27xx函數(shù)調(diào)用來(lái)讀取傳感器的數(shù)據(jù)。 參數(shù)說(shuō)明：gpi``o_pin是傳感器對(duì)應(yīng)引腳，0x04是傳感器設(shè)備 ID，0x08是設(shè)備信息寄存器的地址。等待 200 毫秒等待數(shù)據(jù)返回。

7.設(shè)備存在檢查：

當(dāng)檢測(cè)到傳感器存在時(shí)，會(huì)進(jìn)行進(jìn)一步的設(shè)置。此時(shí)根據(jù)不同寄存器的地址設(shè)置不同功能。

8.電壓跟隨與快速充電電流設(shè)置：

讀取 I_CTRL 寄存器并設(shè)置電壓跟隨與快速充電電流。如果操作成功，將會(huì)再次讀取配置寄存器并確認(rèn)設(shè)置結(jié)果，記錄相關(guān)的日志信息。 參數(shù)說(shuō)明：gpio_pin是傳感器對(duì)應(yīng)引腳，0x04是芯片設(shè)備 ID 號(hào)，0x01是 I_CTRL 寄存器地址，0x02是設(shè)置電壓跟隨與快速充電電流為 0.5×Ireg。 特別說(shuō)明：若需要在同一寄存器中設(shè)置多個(gè)參數(shù)，則需要將參數(shù)值進(jìn)行或運(yùn)算。（例如，要設(shè)置電壓跟隨和快速充電電流為 0.5×Ireg，則參數(shù)值為 0x02+0x00=0x02 。快速充電電流表可參考下方表格）

I_CTRL 寄存器地址前三位是設(shè)置快速充電電流，其余位是其他設(shè)置，默認(rèn)為 0； Ireg 是電阻 Rsns 配置的電流值，Air8201 的電阻 Rsns 值為 1KΩ，通過(guò)公式 Ireg=500/Rsns,得出 Ireg=500mA。

9. 電池上限電壓設(shè)置：

讀取 V_CTRL 寄存器并設(shè)置電池上限電壓。如果操作成功，將會(huì)再次讀取配置寄存器并確認(rèn)設(shè)置結(jié)果，記錄相關(guān)的日志信息。 參數(shù)說(shuō)明：复制gpio_pin 是傳感器對(duì)應(yīng)引腳，复制0x04 是芯片設(shè)備 ID 號(hào)，复制0x00 是 V_CTRL 寄存器地址，复制0x00 是設(shè)置電池上限電壓為 4.2V，可參考下方表格。

10.異常處理：

如果在讀取傳感器信息時(shí)返回結(jié)果為假，則說(shuō)明傳感器不存在，記錄警告日志。

6.1.3 總結(jié)說(shuō)明

這段代碼的主要功能是與充電 IC 進(jìn)行交互以監(jiān)控其狀態(tài)，配置其控制參數(shù)，并在不同情況下記錄相關(guān)的日志信息。通過(guò)這種方式，系統(tǒng)能夠檢測(cè)充電 IC 的存在與狀態(tài)，并進(jìn)行相應(yīng)的初始化與配置，以確保充電過(guò)程的正常進(jìn)行。全程使用異步任務(wù)管理，提升系統(tǒng)響應(yīng)能力。

6.2 pcb.lua 中代碼介紹

該文件中的代碼無(wú)需修改，大家直接調(diào)用這個(gè)文件就行。

6.2.1 代碼說(shuō)明

這段 Lua 代碼定義了一個(gè)名為pcb的模塊，其主要功能是管理和操作硬件的某些特性，特別是與 PCB（印刷電路板）相關(guān)的設(shè)置和狀態(tài)。

6.2.2 代碼逐步解析

1.模塊初始化和變量定義：

這里定義了一個(gè)表pcb，用于存放后續(xù)的函數(shù)。定義了存儲(chǔ)系統(tǒng)的 OTP 區(qū)域和硬件的默認(rèn)版本號(hào)以及出廠測(cè)試結(jié)果的初始值。

2.讀取 OTP 存儲(chǔ)區(qū)和解析硬件版本號(hào)的函數(shù)：

loadParam函數(shù)首先檢查 OTP 是否存在，然后讀取 OTP 存儲(chǔ)區(qū)中的數(shù)據(jù)，解碼 JSON 格式的數(shù)據(jù)以獲取硬件版本號(hào)和出廠測(cè)試結(jié)果。若解碼失敗或缺少數(shù)據(jù)，則根據(jù)設(shè)備型號(hào)進(jìn)行版本號(hào)的設(shè)置。

3.GNSS 電源控制功能：

此函數(shù)根據(jù)硬件版本控制 GNSS 模塊的電源狀態(tài)。通過(guò) GPIO 接口進(jìn)行電源的開(kāi)啟或關(guān)閉。

4.ES8311 電源引腳的獲?。?/strong>

根據(jù)硬件版本返回 ES8311 控制器對(duì)應(yīng)的電源引腳。

5.充電 IC CMD 引腳的獲?。?/strong>

此函數(shù)根據(jù)硬件版本返回充電 IC 的命令引腳。

6.出廠測(cè)試結(jié)果獲取及版本號(hào)管理：

提供了獲取當(dāng)前硬件版本號(hào)和出廠測(cè)試結(jié)果的方法，以及設(shè)置硬件版本號(hào)的功能。

6.2.3 總結(jié)說(shuō)明

整段代碼的主要功能是提供對(duì)印刷電路板（PCB）相關(guān)硬件配置和狀態(tài)的管理。通過(guò)讀取 OTP 存儲(chǔ)區(qū)，程序能夠獲取設(shè)備的特定參數(shù)（如版本號(hào)和出廠測(cè)試結(jié)果）。此外，它還實(shí)現(xiàn)對(duì) GNSS 電源、ES8311 音頻編解碼器以及充電 IC 的控制接口，根據(jù)不同的硬件版本提供不同的引腳控制方案。

6.3 batteryManage.lua 中代碼介紹

6.3.1 代碼說(shuō)明

這段代碼是一個(gè)電池管理模塊的實(shí)現(xiàn)，主要用于監(jiān)控和管理電池狀態(tài)，包括電壓檢測(cè)、充電狀態(tài)判斷、電量計(jì)算和自動(dòng)關(guān)機(jī)功能。

6.3.2 代碼逐步解析

1.模塊定義

創(chuàng)建一個(gè)名為M的模塊，定義模塊名稱為“batteryManage”。

2.引入庫(kù)

引入了sys和sysplus庫(kù)，這些庫(kù)提供了系統(tǒng)和附加功能的支持。

3.初始化狀態(tài)變量

M.vbat: 當(dāng)前電池電壓。

M.batteryPercent: 電池電量百分比，初始為 50。

M.isCharge: 標(biāo)識(shí)是否正在充電。

M.BATTERY_UPDATE_INTERVAL: 電池信息更新的時(shí)間間隔（秒）。

M.noChargeDuration: 記錄未插入電源的時(shí)間。

M.CHARGE_THRESHOLD_TIME: 未充電持續(xù)時(shí)間的閾值（2 分鐘）。

M.blueLed和M.redLed: 用于設(shè)置藍(lán)燈和紅燈的狀態(tài)，分別用 GPIO 接口進(jìn)行控制。

4.電池放電曲線

定義一個(gè)電池放電曲線數(shù)組，該數(shù)組存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)電量的電壓值，用于通過(guò)電壓推算電量百分比。

5.重置未充電時(shí)長(zhǎng)

重置未充電計(jì)時(shí)器的函數(shù)。

6.關(guān)機(jī)函數(shù)

該函數(shù)用于發(fā)布關(guān)機(jī)信號(hào)，以請(qǐng)求系統(tǒng)關(guān)機(jī)。

7.充電狀態(tài)檢測(cè)

使用 GPIO 中斷回調(diào)來(lái)檢測(cè)充電狀態(tài)，如果通過(guò) GPIO 引腳檢測(cè)到充電狀態(tài)發(fā)生變化，將更新充電狀態(tài)并檢查電池狀態(tài)。

8.電量百分比計(jì)算

根據(jù)當(dāng)前電壓M.vbat計(jì)算電池百分比。如果電壓在放電曲線數(shù)組的范圍內(nèi)，則返回相應(yīng)的電量百分比。

9.定期檢查電池狀態(tài)

定期更新電池電量，讀取電壓并計(jì)算電量。如果電量低于 30%，且沒(méi)有插入電源的時(shí)間超過(guò) 2 分鐘，則調(diào)用關(guān)機(jī)函數(shù)。

10.長(zhǎng)按電源鍵關(guān)機(jī)

實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)按電源鍵的關(guān)機(jī)邏輯，按下電源鍵 3 秒后進(jìn)行關(guān)機(jī)，松開(kāi)時(shí)取消關(guān)機(jī)。

6.3.3 總結(jié)說(shuō)明

整體而言，該模塊負(fù)責(zé)監(jiān)控電池的電壓和充電狀態(tài)。它能夠定期更新電量百分比，并在必要時(shí)自動(dòng)關(guān)機(jī)。此外，該模塊還允許用戶通過(guò)長(zhǎng)按電源鍵來(lái)手動(dòng)關(guān)機(jī)。其主要功能是確保設(shè)備在電量過(guò)低時(shí)保護(hù)系統(tǒng)不受損壞，同時(shí)提供充電狀態(tài)的實(shí)時(shí)反饋。

6.3 main.lua 中代碼介紹

6.3.1 代碼說(shuō)明

該文件中的代碼使用 Lua 語(yǔ)言編寫(xiě)，主要用于管理和監(jiān)控設(shè)備的電源和電池狀態(tài)。

6.3.2 代碼逐步解析

1.項(xiàng)目和版本信息

這部分定義了項(xiàng)目名稱和版本，并記錄日志信息，便于后續(xù)的調(diào)試和維護(hù)。

2.庫(kù)的引入

在這里，引入了多個(gè)必要的庫(kù)文件，包括系統(tǒng)管理庫(kù)sys、電路板庫(kù)pcb、充電邏輯庫(kù)和電池管理庫(kù)。通過(guò)這些庫(kù)，程序可以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控制和管理。 特別說(shuō)明：主要功能代碼已經(jīng)模塊化到 batteryManage 庫(kù)文件中。

3.開(kāi)機(jī)防抖

這部分代碼用于防止開(kāi)機(jī)時(shí)的抖動(dòng)，并點(diǎn)亮紅色指示燈，以表明設(shè)備正在啟動(dòng)。

4.GPIO 設(shè)置

通過(guò)gpio.setup配置了兩個(gè)引腳：一個(gè)用于監(jiān)測(cè)充電狀態(tài)，另一個(gè)用于電源鍵的回調(diào)。

5.關(guān)機(jī)處理

這段代碼訂閱了系統(tǒng)關(guān)機(jī)事件，當(dāng)設(shè)備接收到關(guān)機(jī)信號(hào)時(shí)，會(huì)調(diào)用pm.shutdown()函數(shù)進(jìn)行安全關(guān)機(jī)。

6.啟動(dòng)初始檢查

在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，首先進(jìn)行一次電池充電狀態(tài)檢查，并設(shè)置一個(gè)定時(shí)器，每 60 秒更新一次電池電量信息。

7.日志輸出

此段代碼設(shè)置了一個(gè)定時(shí)器，每隔 5 秒輸出一次當(dāng)前電池狀態(tài)的日志信息，包括電壓、電池電量及充電狀態(tài)，便于監(jiān)控和調(diào)試。

8.程序運(yùn)行

最后，sys.run()函數(shù)用于啟動(dòng)系統(tǒng)的主循環(huán)，讓程序保持運(yùn)行狀態(tài)。

6.3.3 總結(jié)說(shuō)明

該代碼的主要功能是管理和監(jiān)控嵌入式設(shè)備的電源與電池狀態(tài)，具備開(kāi)機(jī)防抖、充電狀態(tài)檢測(cè)、定時(shí)更新電池電量和記錄日志等功能。

6.4 完整代碼展示

此處只展示batteryManage.lua和main.lua。其余完整代碼請(qǐng)下載源碼查看。

batteryManage.lua

main.lua

6.5 運(yùn)行結(jié)果展示

通過(guò) Luatoos 工具查看

七、總結(jié)

本文介紹了電源管理系統(tǒng)的基本概念、目標(biāo)以及在實(shí)際應(yīng)用中的實(shí)現(xiàn)方式。通過(guò)深入分析電源管理的各個(gè)功能模塊，我們了解了電量監(jiān)測(cè)、充電檢測(cè)、自動(dòng)關(guān)機(jī)和用戶接口等關(guān)鍵功能。這些功能共同構(gòu)成了一個(gè)高效且智能的電源管理系統(tǒng)，能夠顯著提升設(shè)備的性能和用戶滿意度。

在電源管理實(shí)踐中，合理的策略和有效的代碼實(shí)施是成功的關(guān)鍵。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池狀態(tài)和智能控制電源操作，不僅能夠延長(zhǎng)設(shè)備的使用時(shí)間，還能確保設(shè)備在關(guān)鍵時(shí)刻的穩(wěn)定性與可靠性。這對(duì)于以移動(dòng)設(shè)備和嵌入式系統(tǒng)為主的應(yīng)用場(chǎng)景尤其重要。

未來(lái)，我們可以繼續(xù)探索更為先進(jìn)的電源管理技術(shù)，比如基于人工智能的預(yù)測(cè)分析和優(yōu)化算法，以便進(jìn)一步提高電源管理的智能化水平。這將為設(shè)備的使用者帶來(lái)更佳的體驗(yàn)，使電源管理成為每一款電子設(shè)備中不可或缺的一部分。

八、常見(jiàn)問(wèn)題

1.設(shè)備無(wú)法開(kāi)啟或頻繁自動(dòng)關(guān)機(jī)

檢查電池電量是否低于安全工作水平，確保設(shè)備充電。如果電量很低，請(qǐng)連接電源并充電一段時(shí)間再嘗試開(kāi)機(jī)。

2.電池電量顯示不準(zhǔn)確

確保電池電壓監(jiān)測(cè)模塊正常工作，檢查 ADC 通道是否正確配置。如有必要，重新校準(zhǔn)電池電量百分比計(jì)算的映射表。

3.充電狀態(tài)無(wú)法正確識(shí)別

檢查充電檢測(cè)的 GPIO 引腳連接是否正常，確認(rèn)是否存在接觸不良或線路損壞的問(wèn)題。此外，確保所用充電器和數(shù)據(jù)線與設(shè)備兼容。

4.系統(tǒng)在充電時(shí)無(wú)法正常運(yùn)行

檢查是否有其他程序或任務(wù)占用過(guò)多資源，導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定?？梢钥紤]優(yōu)化系統(tǒng)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)或關(guān)閉不必要的功能模塊。

5.長(zhǎng)按電源鍵無(wú)反應(yīng)

確認(rèn)電源鍵的 GPIO 引腳連接正常，確保其可被正常識(shí)別。如果仍然無(wú)效，請(qǐng)檢查相關(guān)代碼對(duì)電源鍵的事件處理是否正確。

6.設(shè)備發(fā)熱嚴(yán)重

設(shè)備發(fā)熱可能是由于充電速率過(guò)高或設(shè)備運(yùn)行負(fù)載過(guò)重引起的。建議降低負(fù)載、優(yōu)化代碼，或調(diào)整充電策略。

7.無(wú)法更新固件或腳本

檢查 USB 連接是否正常，確保 Luatools 工具正確識(shí)別設(shè)備。注意遵循燒錄步驟，并確保所用的固件版本與硬件兼容。

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