原创 我做的电池电量计量程序，附带又发现MSP430的两个令人无语之处，下面经验和程序对同学们会有用的

要完成这样一个任务，对电动车的电池和电机状态做测量和显示。

电池（12V*4，60Ah）方面，要对电量做比较精确地计量，能显示电池的电量百分比，电池消耗的功率。

电机方面要能测出转速，时速，记录里程累积。

电量计量方案：因为电流很大，50A的典型值，用电阻采样需要很小的精密电阻，和复杂的调理电路，或者专用芯片——比如TI的bq26200（这是个可能可行的方案），最终选用了霍尔电流传感器+AD采样的方法。

测量思路：在足够短的时间△t 内认为电流恒定，测量电流大小I，计算 t 内的电量变化

                    △Q=I△t（I有正负）

                    Q=Q₀+△Q（Q为实时电量，Q­₀为初始电量）

功率测量方案：测电流的同时测电压，跟据平均功率是瞬时功率的平均值，可以算每秒的平均功率，近似该秒的瞬时功率。

转速测量方案：电机装有霍尔传感器，每转一圈会发出若干个脉冲，用MSP430的捕获功能记录脉冲间隔时间就可以算出转速（电机和车轮速比1:1），在通过轮子的周长就可以算出时速和里程。

下面是用MSP430 f5438 实现的程序代码：

/*
电动车 电量计量、功率计量、转速测量 子程序

老沈 2011.1.1

说明：主程序为用法示例
函数说明：
initCLK() 将时钟配置在MCLK=SMCLK=12.288MHz,ACLK=XT1=32768Hz
initADC() 初始化AD，每10ms进行一次序列采样，采集 CH1（电池电压）和 CH2（电流信号的霍尔电压）
initTB()  配置TB：CCR0用作定时——周期匹配，CCR1用作比较输出——触发AD，
      CCR6用作捕获，CCR2输出仅作捕获测试信号
display() 用于显示当前电压和电量，1s更新一次
storeinfo() 用于将 里程和电量 累计值存入flash，放置CPU掉电失去信息。（10min更新一次）
restoreinfo() 用于从flash里恢复 里程和电量 （需要另外写程序把最初的Q和mileage存入flash）

变量说明：
全局变量：
 Isample   电流的霍尔电压采样值 （抬高后）
 Vsample   电池电压采样值
 VIbattery 电流的霍尔电压值（抬高前）mV
 Ibattery  电流值 A （应配置霍尔方向使电流输出为正）
 Vbattery  电池电压值 V
 Percent   电量百分比 %
 Q         当前电量  C
 deltaQ    1s内减少的电量 mC
 Power     电池输出平均功率 Power= （ΣVbattery*Ibattery）/ 100 = P/100
 interval  两次捕获脉冲的间隔 ms
 speed     电机转速   r/min
 velocity  时速       km/h
 mileage   里程累积
 
参数常量：
Q0 216000     电池充满时的电量
KVI 20.0      霍尔比例系数 霍尔电压/电流
KVV 0.047619  电池电压衰减比例 由调理电路决定
ts 10         采样间隔 10ms
circle 1000.0 轮子周长 单位mm
AVCC 3300     霍尔输出调理电路的供电电压
PULSEof1000r  12000   每转如果输出12个脉冲，那么1000转有12000脉冲
PULSEof1r     12      每转的脉冲数
 
 
*/

#include  <msp430x54x.h>
 
#define Q0 216000   //60Ah=216000C
#define KVI 20.0   //4000mV/200A
#define KVV 0.047619      //10/210=0.047619
#define ts 10
#define circle 1000.0     //轮子周长 单位mm
#define AVCC 3300    // 霍尔输出调理电路的供电电压
#define PULSEof1000r  12000   // 每转如果输出12个脉冲，那么1000转有12000脉冲
#define PULSEof1r     12

void initIO();
void initCLK();
void initTB();
void initADC();

unsigned int Isample,Vsample,VIbattery,Percent,k=0;
float Vbattery,Ibattery;
float Q=Q0,deltaQ=0,P=0,Power=0;

unsigned int timecap=0,pretimecap=0,period=0,number_of_pulse=0;
float interval=0,speed=0,velocity=0,mileage=0;

//事实上，Q和mileage 应每隔一段时间存入flash， 程序复位时从flash读入

void main()
{
  initIO();
  initCLK();
  //restoreinfo();
  initADC();    
  initTB();
 
  _EINT();
 
  while(1)
  {
     LPM0;
     //display();//显示变量float speed，float Power，int Percent，float Ibattery, float mileage, float velocity
      //if(min%10==0) storeinfo(); //存储mileage 和 Q到 flash
  }    
}

void initTB()
{
//  CCR0用作定时——周期匹配，CCR1用作比较输出——触发AD，CCR6用作捕获，CCR2输出仅作捕获测试信号
  P4SEL |= BIT6;  //P4.6/TB0.6 作为捕获信号的输入引脚 49号
  P4DIR &= ~BIT6;
 
  P4SEL |= BIT1 + BIT2;         //TB1输出观察点 44号, TB2 45 号
 
  TBCCR0 =15360;  //10ms
  TBCCR1 =5;   //几微秒的时间，只是一个脉冲而已
  TBCCR2 =5000;                 //产生100Hz的方波输出，用于调试捕获功能
 
  TBCTL = ID_3 + TBSSEL_2 + MC_1 + TBCLR;       // SMCLK/8=1536k, MC1:up mode, clear TBR
 
  TBCCTL0 = CCIE;      // TBCCR0 interrupt enabled
  TBCCTL1 |= OUTMOD_7; //reset-set 模式
  TBCCTL2 |= OUTMOD_7; //reset-set 模式
  TBCCTL6 = CM_1 + CCIS_0 + SCS + CAP + CCIE; //上升沿捕获，输入信号为CCI6A（TB的CCIxA和CCIB接在了一个引脚，TA则分开了）
}

void initADC()
{
  int i;
  ADC12CTL0 &= ~ADC12ENC;
 
  P6SEL = BIT1|BIT2;           //使能AD输入 A1=P6.1(98号)，A2=P6.2(99号)
  ADC12CTL0 = ADC12ON + ADC12MSC + ADC12SHT0_4 +  ADC12REFON + ADC12REF2_5V; // Turn on ADC12, extend sampling time（64*ADCclk=5.33us）
  for(i=0;i<100;i++) ;         //稳定参考源
  ADC12CTL1 = ADC12CSTARTADD_1 + ADC12SHS_3 + ADC12CONSEQ_1 + ADC12SSEL_3 + ADC12SHP;      // 触发源用TB1，单序列采样

  ADC12MCTL1 = ADC12INCH_1 + ADC12SREF_1;     //channel = A1 测电压
  ADC12MCTL2 = ADC12INCH_2 + ADC12SREF_1 + ADC12EOS;   // channel = A2 测电流
  ADC12IE = BIT2;                           // Enable ADC12IFG.2
 
  ADC12CTL0 |= ADC12ENC;                    // Enable conversions
}

void initCLK(void)
{
  P7SEL |= 0x03;                            // Select XT1
  UCSCTL6 &= ~(XT1OFF);                     // XT1 On
  UCSCTL6 |= XCAP_3;                        // Internal load cap
  UCSCTL3 = 0;                              // FLL Reference Clock = XT1  
  // XT1起振
  UCSCTL1 = DCORSEL_6;                      // 选择DCO的范围
  UCSCTL2 = 374;                            // 设置DCO频率为12M （12,288k）
  UCSCTL4 = SELM_4 + SELA_0 + SELS_4;       // 设置 MCLK = DCOC,SMCLK =DCO,ACLK=XT1（32768）
  // Loop until XT1 & DCO stabilizes
  while ( (SFRIFG1 &OFIFG))
  {
    UCSCTL7 &= ~(XT1LFOFFG + DCOFFG);       // Clear XT1,DCO fault flags
    SFRIFG1 &= ~OFIFG;                      // Clear fault flags
  }
    UCSCTL6 &= ~(XT1DRIVE_3);                 // Xtal is now stable, reduce drive strength
}

void initIO()
{
    WDTCTL = WDTPW+WDTHOLD;                   // Stop watchdog timer
          
    PADIR  = 0xFFFF;                          // Tie unused ports
    PAOUT  = 0;
    PASEL  = 0;
    PBDIR  = 0xFFFF;
    PBOUT  = 0;
    PBSEL  = 0;
    PCDIR  = 0xFFFF;
    PCOUT  = 0;
    PCSEL  = 0;
    PDDIR  = 0xFFFF;
    PDOUT  = 0;
    PDSEL  = 0;
    PEDIR  = 0xFFFF;
    PEOUT  = 0;
    PESEL  = 0;
    P11DIR = 0xFF;
    P11OUT = 0;
    P11SEL = 0; 
    PJDIR = 0xFF;
    PJOUT = 0; 
 

}

#pragma vector=ADC12_VECTOR
__interrupt void ADC12(void)
{
 Isample=ADC12MEM2;
 Vsample=ADC12MEM1;
       
        ADC12CTL0 &= ~ADC12ENC;                   // 开启下一个序列必须重给一个ENC上升沿
        ADC12CTL0 |= ADC12ENC;                    // Enable conversions
 
        //10ms内的累加
 VIbattery=(long)Isample*2500/4095;
 VIbattery=AVCC-VIbattery*2;
 Ibattery= VIbattery/KVI;
    //    Ibattery=60;
 deltaQ += Ibattery * ts;
 Vbattery =Vsample*2.5/4095/KVV;
    //    Vbattery=48;
 P += Vbattery * Ibattery;
 k++;
 //1s后的累加
 if(k==100)
 {
  k=0;
  Q=Q-deltaQ/1000;  //当前电量
  deltaQ=0;
  Percent = (int)(100*Q/Q0); //剩余电量比例
  Power=P/100;  //当前功率
  P=0;
  LPM0_EXIT;
 }
}
//CCR0用作定时——周期计数
#pragma vector=TIMERB0_VECTOR
__interrupt void TB_Peroid (void)
{
        period++;
}

//CCR6用作捕获——计录每转时间，求速度   (引脚TB0.6/P4.6 （49号） 作为输入)
#pragma vector=TIMERB1_VECTOR
__interrupt void TB_CAP(void)
{
       switch( TBIV )
       {
             case  2: break;                     // CCR1 中断服务程序
             case  4: break;       // CCR2 中断服务程序
             case  6: break;                            //CCR3
             case  8: break;                            //CCR4
             case  10: break;                           //CCR5
            
             case  12:                                  //CCR6
              timecap = TBCCR6;
                //TBCCTL6 &=~COV;
              interval = period*10.0 + (timecap-pretimecap)*10.0/15360; //以ms为单位记录两次捕获的间隔
                speed = 60000 /interval /PULSEof1r ;    //转速单位 r/min (关系式speed*interval/60000=1/PULSEof1r)
               
                velocity = speed /16667 *circle  ; //速度单位 km/h    (关系式：转速*周长*60= 速度 mm/h)
                number_of_pulse++;
               
                if(number_of_pulse == PULSEof1000r)
                {
                   mileage += circle/1000;            //单位km   (1000*circle mm = circle m)
                   number_of_pulse =0;
                }
                                 
                pretimecap = timecap;
                period=0;
               break;
               
             case  14:break;                       // TAIFG 中断服务程序
       }
}

本程序关于MSP430的两个关键点：

我自以为用430用的可以了，没想到调程序时还是被卡住了。

这是因为我尝试了两个新功能，第一、用TB1OUT触发AD采样，而没用SC命令，第二、我第一次用MSP430的捕获功能。

刚写完程序我还夸430设计的好来着，因为AD的采样时间和转换时间完全由自己掌握，可以自己选择尽量快的采样时间，而转换只需要13个ADC12CLK，而AD的时钟可以给的很快。用定时器触发AD采样不用经过CPU，直接在后台开始，可以使采样相当准时。另外430的捕获功能不仅可以捕获，还可以直接读出当前的电平。

结果AD采一次就不能再采了，捕获根本就不进中断。

我检查了引脚的PxSEL已经确定选了第二功能，也确定开了模块中断和总中断。

这就奇怪了。

于是仔细研究user guide

结果从这幅图上发现了问题：

一个序列结束后竟然回到的wait for enable而不是wait for trigger

往常用的SC触发AD采样，是走左边一条路直接跳过wait for trigger（我本觉得SC也算trigger的一种的）开始Sample，如今用TB1out触发，就必须再来一次ENC的下降沿，才能进入wait for trigger，然后我的定时触发才有效。怪不得我的AD只采一次呢！可是TI的例程上全是SC触发，于是从来都只使能一次ENC就不用管了，这思维定势也不能怪我吧。。。只希望对同学们少走弯路有帮助。

那么捕获的问题呢，在IO那一章，430user guide要求把PxSEL设1选第二功能的时候说，有的模块第二功能要配合设置正确的IO方向，而我初始化系统时都把引脚设成输出了（不用的引脚悬空设成输出——为了低功耗嘛）AD输入引脚就不用管PxDIR，只要PxSEL=1，而捕获就偏偏PxDIR和PxSEL都要设置，我想你user guide怎么不说清楚呢，怎么这么不周到呢！！！而且引脚默认PxDIR=0，肯定有很多人不配置IO方向也照样能用捕获，所以网上查的程序里十有八九没有专门写PxDIR&=~BITx这一句。我加上这句，程序就好了。。。不知道谁在误人子弟。

罗嗦了这么多，不好意思，在程序里就是这样两句

        ADC12CTL0 &= ~ADC12ENC;                   // 开启下一个序列必须重给一个ENC上升沿
        ADC12CTL0 |= ADC12ENC;                    // Enable conversions

和

       P4DIR &= ~BIT6;

有了这两句，我的程序正常了。

最后希望对大家有用，尤其是以后要用430参加电赛的同学。