RN8302b调试笔记

2023-11-11 11:23:22

RN8302b调试笔记

艰难调试完毕，吐槽的话就不说了，只有个手册，官方应用笔记还不给，想想太窝火

无奈才某处花钱买了个官方应用笔记。。。。。

忽然发现，现在啥都要钱了，希望博客园的分享可以坚持下去!

1. 通讯接口

别的不说了，既然PCB都做了，那就一个坑一个坑的来吧，这里不再赘述SPI的的接口以及通讯协议问题，这部分还都是靠谱的，按要求做就可以了。只要你读到IC的ID=0x830200，那就说明通讯接口调试完毕！

这里需要注意的是：RSTN引脚，必须处理！否则你会发现意想不到的惊喜！

通讯完成之后，我们可以读取寄存器了，这里强调一点，寄存器地址是分区的，通用的数据寄存器是BANK0，一些配置寄存器在BANK1，所以我们定义寄存器地址的时候，要有所区别。我习惯把他定义成十六位的，在写寄存器的函数里面，在处理一下，代码如下。

至于SPI的读写操作函数，不同的MCU不尽相同，不过大致都差不多，这里不再赘述了。

 1 static uint32_t
 2 bsp_rn8302_read_register(uint16_t Addr, uint8_t Length)
 3 {
 4     uint32_t Value = 0;
 5     uint8_t checksum = 0;
 6     uint8_t ucTemp;
 7 
 8     if (Length > 4) {
 9         Value = 0;
10     } else {
11         BSP_SPI_RN8302B_CS(0);
12         // AD[7:0]
13         bsp_spi_write_read((uint8_t)(Addr));
14         checksum += (uint8_t)(Addr);
15         // CMD[R/W-AD[10:8] BL[1:0] 00]
16         uint8_t cmd = (uint8_t)(((Addr>>8u)&0x07) << 4);
17         bsp_spi_write_read(cmd);
18         checksum += cmd;
19         // Read
20         for (uint8_t i=0u; i<Length; i++) {
21             ucTemp = bsp_spi_write_read(BSP_SPI_DUMMY_BYTE);
22             Value |= (uint32_t)ucTemp << (8*(Length-1u-i));
23             checksum += ucTemp;
24         }
25         // checksum
26         ucTemp = bsp_spi_write_read(BSP_SPI_DUMMY_BYTE);
27         if ((checksum|ucTemp) != 0xFF) {
28             Value = 0;
29             print("RN8302N<%s>: response checksum error\n", __FUNCTION__);
30         }
31         BSP_SPI_RN8302B_CS(1);
32     }
33     return Value;
34 }

 1 static void
 2 bsp_rn8302_write_register(uint16_t Addr, uint8_t Length, uint32_t Value)
 3 {
 4     uint8_t checksum = 0;
 5     uint8_t ucTemp;
 6     if (Length > 4) {
 7         return;
 8     }
 9 
10     BSP_SPI_RN8302B_CS(0);
11     // AD[7:0]
12     bsp_spi_write_read((uint8_t)(Addr));
13     checksum += (uint8_t)(Addr);
14     // CMD[R/W-AD[10:8] BL[1:0] 00]
15     uint8_t cmd = (uint8_t)((((Addr>>8u)&0x07) << 4) | 0x80);
16     bsp_spi_write_read(cmd);
17     checksum += cmd;
18     // DAT
19     for (uint8_t i=0u; i<Length; i++) {
20         ucTemp = (uint8_t)(Value >> (8u*(Length-1u-i)));
21         bsp_spi_write_read(ucTemp);
22         checksum += ucTemp;
23     }
24     // CHECKSUM
25     bsp_spi_write_read(~checksum);
26 
27     BSP_SPI_RN8302B_CS(1);
28 }

2. 电压、电流的转换

可以读到寄存器的数值之后，我们要做的就是数据的处理，比如你读到了UA UB UC，你得转化为输入信号值啊，这个怎么转呢？也很头疼，因为手册他就没咋说！

其实我们要先根据电路计算出电流、电压的转换系数，之后用码值来计算即可。先看一下基本的电压的输入电路：

如图，Un是我们输入的电压（比如：220V），Uv是ADC测量通道的输入值，根据已知电路，我们可以确定的是：

Uv = Un / 220K * (49.9*2)，即：Un/Uv = 220000/99.8

电流的计算方式类似，电流的输入电路：

如图，Ib是我们输入的测量电流（比如：2A），Ui是ADC测量通道（电流通道）的输入值，我们同样可以确定：

Ui = Ib / 2000 * (49.9*2)，即：Ib/Ui = 2000/99.8

根据官方应用笔记的描述，我们先计算电压转换系数Kv:

　　Kv = Un / (Uv / 0.8 * 2²⁷)

将上式转换：

　　Kv = Un/Uv * 0.8/2²⁷

注：2²⁷是RMS寄存器的满码值，Un/Uv=220000/99.8是电路参数，使用时需要针对实际电路修改！

带入当前电路参数计算：Kv= 220000/99.8 * 0.8 / 2²⁷= 1.31393E-05

继续计算电流转换系数：

　　Ki = Ib / (Ui / 0.8 * 2²⁷)

将上式转换：

　　Ki = Ib/Ui * 0.8/2²⁷

注：2²⁷是RMS寄存器的满码值，Ib/Ui=2000/99.8是电路参数，使用时需要针对实际电路修改！

带入当前电路参数计算：Ki = 2000/99.8 * 0.8 / 2²⁷= 1.19448E-07

有了转换系数Kv、Ki，我们就可以计算出测量电流的实际值了，不过说实话，常温下读取的精度还是不错的。

3. 功率的转换

RN8302可以直接读取有功、无功、视在功率，三者的关系这里不再赘述，读取功率之前，我们先确认一下功率因数是否正常，功率因数的计算公式，手册中有明确给出，所以不是很麻烦。这里需要注意的是，采样通道的相位校准寄存器的默认值是: 0x80！有时候由于代码的移植问题，我们习惯性把该值设为0，这样会导致功率因数出错，此处需要注意！

功率的转换中，我们使用一个电表常数EC，通过他来计算HFConst，该值要写到HFCONST1、HFCONST2寄存器中。官方给的HFConst的计算公式：

HFConst = (Uv/0.8) * (Ui/0.8) * 3.6*10⁶ * Fosc / (32*EC*Un*Ib)

转换一下：

HFConst = [3.6*10⁶ * Fosc / (0.8*0.8*32)] * (Uv/Un) * (Ui/Ib) * (1/EC)

此处暂时不计算该值，仅保留公式。

下面转入正题，开始计算功率转换系数Kp，同样根据官方的公式：

Kp = 3.6*10⁶ * Fosc / (2³¹ * 32 * HFConst * EC)

把HFConst带入，我们得到一个和EC无关的计算公式：

Kp = 3.6*10⁶*Fosc/(2³¹*32)*1/{[3.6*10⁶*Fosc/(0.8*0.8*32)] * (Uv/Un) * (Ui/Ib) }

简化公式：

Kp = (0.8 * 0.8 / 2³¹) * Un/Uv * Ib/Ui

其中: 2³¹为功率寄存器的满码值，Un/Uv=220000/99.8、Ib/Ui=2000/99.8是电路参数。

带入当前电路的参数：

Kp = 0.8 * 0.8 / 2³¹* (220000/99.8) * (2000/99.8) = 1.31656E-05

这样我们就得到了Kp的转换系数，功率寄存器的更新周期是250ms。

4. 电能的计算

在第3部分，我们提到了电表常数EC，以及通过电表常数计算的HFConst，用以设置HFCONST1、HFCONST2寄存器，不过我们之前的计算都和这个无关。在计算电能的时候，我们就要用到这个参数了。

HFConst = [3.6*10⁶ * Fosc / (0.8*0.8*32)] * (Uv/Un) * (Ui/Ib) * (1/EC)

关于电能的计算，手册有说明，这里不再赘述。说明的是，我们要给定一个EC(比如：3200)，以此来计算出HFConst的值，这里的EC选取要注意大小，太小了可能会导致HFConst的计算值超限，因为HFCONST寄存器是16bits的。

RN8302可以方便的读取各项电能累计，常用的比如：

合相有功电能累计、合相正向有功电能累计、合相反向有功电能累计
合相无功电能累计、合相正向无功电能累计、合相反向无功电能累计
RMS合相视在电能累计

有个上述寄存器的数值，除以EC值，就是我们要读取的电表度数了。

5. 电参的校准

RN8302的校准相对比较简单，在其数据手册和应用笔记上都给出了计算方法，利用功率校表，总结起来就是：

设定标准源输入的电压、电流，PF=1.0
根据输入值校准各相电压、电流的增益
校准有功功率增益（无功、视在增益等于有功增益）
设定PF0.5
根据有功功率的误差，校正功率相位。

设定标准源输入为Ui、Ii，寄存器读到的码值Ux_REG、Ix_REG:

各相电压增益的计算如下，GSUx（x=A、B、C）：

GSUx = Ui / (Ux_REG * Kv) – 1

如果GSUx≥0， GSUx = GSUx * 2¹⁵
如果GSUx<0， GSUx = GSUx * 2¹⁵ + 2¹⁶

各相电流增益的计算如下，GSIx（x=A、B、C）：

GSIx = Ii / (Ix_REG * Ki) – 1
如果GSIx≥0， GSIx = GSIx * 2¹⁵
如果GSIx<0， GSIx = GSIx * 2¹⁵ + 2¹⁶

各相功率增益的计算如下，GPx（x=A、B、C）：

ErrP = (Px_REG * Kp) / (Ui * Ii * 1.0) – 1

GPx = ErrP / (1 + ErrP) * (-1)

如果GPx≥0， GPx = GPx * 2¹⁵
如果GPx<0， GPx = GPx * 2¹⁵ + 2¹⁶

设定PF=0.5，各相功率相位，Px_PHSL（x=A、B、C）：

ErrP = (Px_REG * Kp) / (Ui * Ii * 0.5) – 1

Px_PHSL = ErrP / * (-1)

如果Px_PHSL≥0，Px_PHSL = Px_PHSL * 2¹⁵
如果Px_PHSL<0， Px_PHSL = Px_PHSL * 2¹⁵ + 2¹⁶

后记：

简单测了一下，电能计量和基本测量都不错，价格也便宜，还是值得使用的。

有需要官方应用笔记的可以留下邮箱，我看到的话会发给您。

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