1 引言
       隨著功能集成和技術(shù)融合趨勢(shì)的繼續(xù)，數(shù)碼攝像機(jī)、智能電話和媒體播放器等便攜式設(shè)備對(duì)電源的要求越來(lái)越高。這些便攜設(shè)備通常采用電池供電，然而，電池的工作時(shí)間是有限的，為了保證使用的連續(xù)性和完整性，操作人員需要及時(shí)的掌握當(dāng)前電池的剩余容量和可用時(shí)間，以防止因電池能量耗盡而出現(xiàn)意外關(guān)機(jī)，造成不必要的數(shù)據(jù)損失。
        BQ27210是TI公司推出的一款電池監(jiān)測(cè)器件，主要用于數(shù)碼攝像機(jī)、智能手機(jī)、PDA和MP3等便攜設(shè)備中，對(duì)由獨(dú)立單體鋰離子和鋰聚合物電池構(gòu)成的電源系統(tǒng)進(jìn)行高精度的監(jiān)測(cè)與報(bào)告。該器件通過(guò)監(jiān)測(cè)與電池串聯(lián)的小型電流感應(yīng)電阻器的電壓下降情況，以確定電池的充電和放電，同時(shí)對(duì)電池的可使用時(shí)間、容量、溫度、自放電和放電速率等進(jìn)行相應(yīng)補(bǔ)償，以便在各種工作條件下提供可使用時(shí)間等信息。在從滿到空的放電周期內(nèi)，自動(dòng)重新校準(zhǔn)或獲取電池容量。器件內(nèi)部寄存器記錄了電池容量、電流、電壓、可使用時(shí)間、充電狀態(tài)和溫度等信息。外部處理器可通過(guò)I2C串行總線與BQ272lO進(jìn)行通信，讀取芯片內(nèi)部寄存器中記錄的電池容量、溫度、可使用時(shí)間等實(shí)時(shí)信息。


2 主要特性其引腳功能
        BQ27210的主要特性為：I2C串行接口通信；能夠準(zhǔn)確報(bào)告電池的可使用時(shí)間、放電速率、溫度、電壓、電流等信息；高精度集成充電與放電電流，具有自動(dòng)失調(diào)校準(zhǔn)，無(wú)需用戶校準(zhǔn)；可編程輸入／輸出端口；內(nèi)部用戶EEPROM配置內(nèi)存；無(wú)需外部組件即可提供穩(wěn)定的振蕩器；動(dòng)態(tài)放電結(jié)束后檢測(cè)延遲，允許在高動(dòng)態(tài)負(fù)載環(huán)境中使用；當(dāng)通信線路較低時(shí)自動(dòng)進(jìn)入睡眠模式；工作溫度為一20~C～70~C。
        BQ27210采用小型QFN封裝，引腳功能如下：BAT為電池電壓傳感輸入端；GPIO為通用輸入／輸出端，可通過(guò)程序設(shè)置；PGM為EEPROM編程電壓輸入端；RBI為備用寄存器輸入端；SCL為串行時(shí)鐘接口，用來(lái)與單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；SDA為串行數(shù)據(jù)接口，用來(lái)與單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；SRN為電池充電、放電電流檢測(cè)輸入端(負(fù)極)；SRP為電池充電、放電電流檢測(cè)輸入端(正極)；VCC為電源輸入端；VSS為接地端。


3 工作原理
        BQ27210的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖l所示。該器件可將計(jì)算得到的與電池充放電相關(guān)的數(shù)據(jù)存放在內(nèi)部RAM中，這些數(shù)據(jù)可通過(guò)RBI上的電壓予以保持，而EPPROM則用以保存永久性的用戶數(shù)據(jù)信息。由于BQ27210內(nèi)部集成有A／D轉(zhuǎn)換器和溫度傳感器，因此要獲得電池的電壓、溫度等參數(shù)，只需通過(guò)外部處理器對(duì)器件發(fā)出采集電壓和溫度控制命令即可，當(dāng)芯片采樣完畢后會(huì)自動(dòng)將電壓、溫度測(cè)量值存入相對(duì)應(yīng)的RAM寄存器中，再由外部處理器讀取寄存器的內(nèi)容。



        該芯片的最大的特點(diǎn)是在電池使用過(guò)程中能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)電池的電量，并根據(jù)最新監(jiān)測(cè)的電池電量值來(lái)更新RAM中寄存器LMD(電池最新放電電量)的參數(shù)，同時(shí)BQ27210還能保留更新后的參數(shù)，并將其存放在寄存器LMD中直到寄存器復(fù)位。在整個(gè)電池充電到放電終止過(guò)程中，BQ27210就是通過(guò)這種不斷地監(jiān)測(cè)并更新來(lái)獲取電池電量相關(guān)的實(shí)時(shí)參數(shù)。BQ27210的工作流程如圖2所示。



4 典型應(yīng)用
4．1 接口電路 
        由于BQ27210常用于便攜式設(shè)備中，因此采用一款體積小、功耗低的單片機(jī)C805lF304實(shí)現(xiàn)硬件連接。C805lF304是一款完全集成的混合信號(hào)系統(tǒng)級(jí)MCU，僅有11個(gè)引腳，具有高達(dá)25MI／s速率和流水線結(jié)構(gòu)的805l微控制器內(nèi)核；全速、非侵入式的在線系統(tǒng)調(diào)試接口；同時(shí)該器件內(nèi)部集成SMBusI／O接口，SMBus完全符合系統(tǒng)管理總線規(guī)范1．1版本，與I2C串行總線完全兼容。C8051F304最獨(dú)特之處是引入了數(shù)字交叉開(kāi)關(guān)，允許將內(nèi)部數(shù)字系統(tǒng)資源映射到端口I／O引腳。這樣，通過(guò)設(shè)置數(shù)字交叉開(kāi)關(guān)控制寄存器中的值，即可將片內(nèi)串行總線配置在端口I／O引腳，由單片機(jī)的SMBus串行接口自動(dòng)控制與BQ27210的數(shù)據(jù)傳輸。BQ27210與C8051F304的接口電路如圖3所示。



        圖3中，BQ27210通過(guò)監(jiān)測(cè)與電池串聯(lián)的小型電流感應(yīng)電阻器Rs上的壓降情況來(lái)確定電池的充放電。當(dāng)監(jiān)測(cè)到的通信線路低，電源被切斷或需更換電池時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)入睡眠模式。同時(shí)該器件的電壓傳感引腳BAT與電流傳感引腳SRN和SRP分別通過(guò)電阻電容與電池相連，用以實(shí)現(xiàn)電壓和充放電電流的測(cè)量。RBI通過(guò)與外部電容C8相連接向內(nèi)部寄存器提供備份電壓，即當(dāng)VCC高于門限電壓時(shí)對(duì)電容充電；當(dāng)VCC低于門限電壓時(shí)，電容將提供一段時(shí)間維持?jǐn)?shù)據(jù)電壓，此時(shí)芯片內(nèi)部寄存器會(huì)記錄當(dāng)前數(shù)據(jù)信息，只要RBI的電壓高于1．3 V，將會(huì)一直保留數(shù)據(jù)。
C805lF304的P0．0和P0．1端口與BQ272lO的SCL和SDA引腳相連接，通過(guò)I2C總線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，以用于單片機(jī)控制電路對(duì)電池充放電狀態(tài)的查詢或中斷處理，同時(shí)利用該串行接口電路還可以讀、寫操作BQ27210中的各個(gè)內(nèi)部寄存器，讀出所需的電池信息。
4．2 軟件設(shè)計(jì)
        軟件設(shè)計(jì)分為兩個(gè)部分，一是C805lF304單片機(jī)端口I／O的初始化配置。主要通過(guò)正確配置端口I／O交叉開(kāi)關(guān)寄存器XBR0，XBRl，XBR2中的值，使數(shù)字交叉開(kāi)關(guān)使能．同時(shí)把PO．0、P0．1端口分配給SDA、SCL。將0X00賦值給寄存器XBR0，使交叉開(kāi)關(guān)不跳過(guò)任何一個(gè)引腳，僅將寄存器XBRl的位2置于“l”就使SDA，SCL連接到引腳上。二是BQ27210的EEPROM初始化配置。實(shí)際上，通過(guò)I2C總線接口就能將正確的配置信息固化到EPPROM中，這些重要信息包括計(jì)算得到的初始電池放電量、EDVl，EDVF門限電壓、初始待機(jī)負(fù)載電流、放電率補(bǔ)償常數(shù)、溫度補(bǔ)償常數(shù)等。BQ27210每經(jīng)歷一次強(qiáng)復(fù)位都會(huì)把更新的EEPROM信息強(qiáng)制寫入RAM相應(yīng)的寄存器中。但值得注意的是在對(duì)EEPROM數(shù)據(jù)區(qū)寫入任何數(shù)據(jù)前，必須保證編程模式使能，通過(guò)把數(shù)據(jù)OXDD寫入EE_EN寄存器地址0X6E后，將激活編程使能模式，同時(shí)在PGM引腳上加一個(gè)持續(xù)時(shí)間為50ms的2l V脈沖信號(hào)，這樣即可將所需數(shù)據(jù)寫入EEPROM的合適地址中。圖4為BQ27210的EEPROM編程流程圖。



        現(xiàn)給出單片機(jī)C805lF304通過(guò)I2C總線協(xié)議讀取BQ272lO內(nèi)部RAM存放的最新電池放電量和電池電壓信息的部分程序代碼：



5 結(jié)語(yǔ)
        本儀器使用時(shí)應(yīng)注意：開(kāi)機(jī)前應(yīng)將治療劑量調(diào)小，以避免電流刺激。治療部位要舒展，手臂不要打彎，手不要握拳。心臟、太陽(yáng)穴部位嚴(yán)禁治療。采用嵌入式器件AT89C51 SNDlC設(shè)計(jì)的治療儀已達(dá)到預(yù)期的治療效果，但此電子治療儀的功能還需進(jìn)一步完善，如治療劑量的自動(dòng)記憶、病癥與歌曲旋律的自動(dòng)匹配問(wèn)題等。