XPowersLib库中AXP2101低电量警告功能实现详解

概述

本文将深入解析基于XPowersLib库的AXP2101电源管理芯片低电量警告功能的实现方法。AXP2101是一款功能强大的电源管理芯片，广泛应用于各种嵌入式系统和物联网设备中，能够提供完善的电源管理解决方案。

硬件准备与初始化

硬件连接

在使用AXP2101芯片前，需要正确连接硬件：

• SDA引脚连接到微控制器的I2C数据线（默认为21）
• SCL引脚连接到微控制器的I2C时钟线（默认为22）
• IRQ引脚连接到中断输入引脚（默认为35）

初始化设置

bool result = power.begin(Wire, AXP2101_SLAVE_ADDRESS, i2c_sda, i2c_scl);
if (result == false) {
    Serial.println("power is not online..."); 
    while (1)delay(50);
}

初始化成功后，我们可以设置VBUS输入电压和电流限制：

power.setVbusVoltageLimit(XPOWERS_AXP2101_VBUS_VOL_LIM_4V36);
power.setVbusCurrentLimit(XPOWERS_AXP2101_VBUS_CUR_LIM_1500MA);

电源输出配置

AXP2101提供了多种电源输出通道，包括：

• 5个DC-DC转换器（DC1-DC5）
• 4个ALDO（模拟LDO）
• 2个BLDO（数字LDO）
• 1个CPUSLDO（CPU专用LDO）
• 2个DLDO（动态LDO）

我们可以通过以下方式获取各通道状态：

Serial.printf("DC1  : %s   Voltage:%u mV \n", power.isEnableDC1() ? "+" : "-", power.getDC1Voltage());
// 其他通道类似...

电压监测功能

AXP2101内置了多种电压监测功能，需要手动启用：

power.enableBattDetection();
power.enableVbusVoltageMeasure();
power.enableBattVoltageMeasure();
power.enableSystemVoltageMeasure();
power.enableTemperatureMeasure();

低电量警告功能实现

警告阈值设置

AXP2101提供了两级低电量警告：

1. 警告级别2（Level2）：较高电量警告
2. 警告级别1（Level1）：极低电量警告（可能导致关机）

// 设置低电量警告阈值（5%-20%）
power.setLowBatWarnThreshold(5); 

// 设置低电量关机阈值（0%-15%）
power.setLowBatShutdownThreshold(1);

实际测试得到的电压与百分比对应关系：

• 20% ≈ 3.7V
• 15% ≈ 3.6V
• 10% ≈ 3.55V
• 5% ≈ 3.5V
• 1% ≈ 3.4V

中断配置

为了接收低电量警告，需要配置中断：

// 禁用所有中断
power.disableIRQ(XPOWERS_AXP2101_ALL_IRQ);
// 清除中断状态
power.clearIrqStatus();
// 启用所需中断
power.enableIRQ(
    XPOWERS_AXP2101_BAT_INSERT_IRQ    | XPOWERS_AXP2101_BAT_REMOVE_IRQ      |
    XPOWERS_AXP2101_VBUS_INSERT_IRQ   | XPOWERS_AXP2101_VBUS_REMOVE_IRQ     |
    XPOWERS_AXP2101_PKEY_SHORT_IRQ    | XPOWERS_AXP2101_PKEY_LONG_IRQ       |
    XPOWERS_AXP2101_BAT_CHG_DONE_IRQ  | XPOWERS_AXP2101_BAT_CHG_START_IRQ   |
    XPOWERS_AXP2101_WARNING_LEVEL1_IRQ | XPOWERS_AXP2101_WARNING_LEVEL2_IRQ
);

主循环处理

在主循环中，我们需要定期读取电压信息并处理中断：

void loop() {
    if (millis() > interval) {
        interval = millis() + 3000;
        // 读取并打印电压信息
        Serial.print("getBattVoltage:"); Serial.print(power.getBattVoltage()); Serial.println("mV");
        // 其他电压读取...
        
        if (power.isBatteryConnect()) {
            Serial.print("getBatteryPercent:"); Serial.print(power.getBatteryPercent()); Serial.println("%");
        }
    }

    if (pmu_flag) {
        pmu_flag = false;
        uint32_t status = power.getIrqStatus();
        
        // 处理低电量警告中断
        if (power.isDropWarningLevel2Irq()) {
            Serial.println("The voltage percentage has reached the low voltage warning threshold!!!");
        }
        
        // 处理极低电量关机中断
        if (power.isDropWarningLevel1Irq()) {
            int i = 4;
            while (i--) {
                Serial.printf("The voltage percentage has reached the low voltage shutdown threshold and will shut down in %d seconds.\n", i);
                delay(1000);
            }
            power.shutdown(); // 执行关机
        }
        
        // 清除中断状态
        power.clearIrqStatus();
    }
    delay(10);
}

注意事项

1. 电池百分比校准：首次使用时，电池百分比可能不准确，PMU会在充放电循环后自动学习电池曲线并校准百分比。

2. 电压稳定时间：当使用稳压源测试时，降低电压后百分比不会立即变化，需要一定时间才会缓慢下降。

3. 安全警告：在运行示例前，请确认PMU的外部负载电压设置，错误的设置可能损坏外部负载。

4. 中断处理：确保正确配置了中断引脚，并设置了合适的上拉电阻。

总结

通过XPowersLib库，我们可以方便地实现AXP2101的低电量警告功能。合理设置警告阈值和关机阈值，可以有效保护电池和设备安全。本文详细介绍了从硬件初始化到功能实现的完整流程，开发者可以根据实际需求调整参数，实现更符合应用场景的电源管理方案。