使用BL0942 计量芯片获取计量数据

概述

BL0942 是一颗内置时钟免校准电能计量芯片。
BL0942 能够测量电流、电压有效值、有功功率、有功电能量等参数。

主要特点

1. 两路独立的 Sigma-Delta ADC，一路电流和一路电压
2. 电流有效值范围（10mA~30A）@1mohm
3. 有功电能（1w~6600w）@1mohm@220V
4. 可输出电流、电压有效值，快速电流有效值，有功功率
5. 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
6. SPI（最快速率支持 900KHz）/UART（4800-38400bps）通信方式（TSSOP14L 封装支持最多 4 片级联
   Uart 通信）
7. 电源掉电监测，低于 2.7V 时，芯片进入复位状态
8. 内置 1.218V 参考电压源
9. 芯片单工作电源 3.3V，低功耗 10mW（典型值）

系统框图

封装与管脚描述

大致寄存器说明

硬件实现和计量数据转换公式

通讯接口-SPI

1. 工作在从模式
2. 半双工通讯，通讯率可配，最大通讯速率 900Khz
3. 固定一种时钟极性/相位（CPOL=0，CPHA=1）
4. 帧结构：
   在通信模式下，先发送 8bit 识别字节(0x58) 或(0xA8)，(0x58)是读操作识别字节，(0xA8)是写操作
   识别字节，然后再发送寄存器地址字节，决定访问寄存器的地址（请参见 BL0942 寄存器列表）。
   下图分别示出读出和写入操作的数据传送顺序。一帧数据传送完成，BL0942 重新进入通信模式。每次读/写操作所需的 SCLK 的脉冲个数均为 48 位。
   

代码实现

1.SPI通信–HAL库发送接收接口
SPI 使用硬件SPI软控制CS

//延时函数,一个计数1US
void Bl09_Delay(u8 count);
//发送：
HAL_StatusTypeDef HAL_SPI_Transmit(SPI_HandleTypeDef *hspi, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout);
//接收：
HAL_StatusTypeDef HAL_SPI_TransmitReceive(SPI_HandleTypeDef *hspi, uint8_t *pTxData, uint8_t *pRxData, uint16_t Size, uint32_t Timeout);
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2.

#define R_I_RMS			0x03		//电流有效值寄存器，无符号
#define R_V_RMS			0x04		//电压有效值寄存器，无符号  
#define R_WATT			0x06 		//有功功率寄存器，有符号
#define R_CF_CNT		0x07		//有功电能脉冲计数寄存器，无符号
#define R_MODE			0x19		//用户模式选择寄存器 
#define R_SOFT_RESET	0x1c		//写入 0x5A5A5A 时，用户区寄存器复位
#define R_USR_WRPROT	0x1D 		//用户写保护设置寄存器

volatile float Meter_Rece_Voltage = 0;
volatile float Meter_Rece_Current = 0;
volatile float Meter_Rece_Elec = 0;

/*******************************************************************************
功能描述：对BL0942的寄存器写
输入参数：	addr：寄存器地址
			temp：寄存器值
*******************************************************************************/
void BL09_Write_Reg(uint8 addr, uint32 temp)
{
	u8 sendData[6] = {0};
	
	sendData[0] = 0XA8;			//写操作识别字节
	sendData[1] = addr;			//地址
	
  	sendData[2] = (u8)((temp&0x00ff0000)>>16);
	sendData[3] = (u8)((temp&0x0000ff00)>>8);
	sendData[4] = (u8)((temp&0x000000ff));
	//检验和数据
	sendData[5] = ((sendData[0]+sendData[1]+sendData[2]+sendData[3]+sendData[4]) & 0xff);
	sendData[5] = ~sendData[5];
	
	//拉高CS
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_12, GPIO_PIN_SET);
	Bl09_Delay(10);
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_12, GPIO_PIN_RESET);
	Bl09_Delay(5);
	HAL_SPI_Transmit(&hspi2, sendData, 6 ,1000);
	Bl09_Delay(5);
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_12, GPIO_PIN_SET);	
}

/*******************************************************************************
功能描述：对BL0942的寄存器读
输入参数：	addr：寄存器地址
			data：
返回值：  	0：读取失败
			1：读取成功
*******************************************************************************/
uint8 BL09_Read_Reg(uint8 addr, uint32 *data)
{
	u8 sendData[6] = {0};
	u8 recvData[6] = {0};
	u8 checkSum;

	sendData[0] = 0x58;			//读操作识别字节
	sendData[1] = addr;			//寄存器地址
	
	//拉高CS
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_12, GPIO_PIN_SET);
	Bl09_Delay(10);
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_12, GPIO_PIN_RESET);
	Bl09_Delay(5);
	HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi2,  sendData, recvData, 6, 1000);
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_12, GPIO_PIN_SET);
	
	//校验和计算
	checkSum = (sendData[0]+sendData[1]+recvData[2]+recvData[3]+recvData[4]) & 0xff;
	checkSum = ~checkSum;

	if(checkSum != recvData[5])
		return 0;

	*data = (recvData[2]<<16) + (recvData[3]<<8) + recvData[4];
	
	return 1;
}
//BL0942初始化
void BL09_Init(void)
{
	u32 writeData = 0;
	u32 readData = 0;
	OS_ERR err;

	writeData = 0x5a5a5a;		//用户去寄存器复位，使用
	BL09_Write_Reg(R_SOFT_RESET, writeData);		
	Bl09_Delay(250);Bl09_Delay(250);

	while(1)
	{
		writeData = 0x55;			//关闭写保护
		BL09_Write_Reg(R_USR_WRPROT, writeData);
		
		writeData = 0;
		if(BL09_Read_Reg(R_MODE, &readData))
		{
			writeData = (readData|(0x01<<6));
			BL09_Write_Reg(R_MODE, writeData);
		}
		if(BL09_Read_Reg(R_MODE, &readData))
		{
			if(readData == writeData)
				break;
		}
		OSTimeDly  ((OS_TICK		 )100,
		(OS_OPT 		 )OS_OPT_TIME_DLY,
		(OS_ERR 		*)&err);		
	}	
	writeData = 0xaa;			//开启写保护
	BL09_Write_Reg(R_USR_WRPROT, writeData);	
}

//BLO942电表数据采集
//这里用的是CT1=1000的电流互感器
void BL09_Meter_Scan(void)
{
	float tampElec = 0;	
		
	if(BL09_Read_Reg(R_V_RMS, &regData))
		Meter_Rece_Voltage = regData*6.612/100000;
	if(BL09_Read_Reg(R_I_RMS, &regData))
		Meter_Rece_Current = regData*1.206/1000000;			
	if(BL09_Read_Reg(R_CF_CNT, &regData))
	{
		tampElec = regData*5.947/100000;					
		Meter_Rece_Elec += tampElec;
	}	
}
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