基于立创GD32E230C8T6开发板的简易功率计设计

1.功能介绍

本项目使用立创GD32E230C8T6开发板制作简易USB功率计，实现手机充电时，电压、电流实时采集，功率计算、充电量统计以及功率曲线绘制功能。

2.原理图说明

2.1 电源供电部分

单片机直接使用手机充电头提供的电压进行工作，考虑手机进行快充时，充电头输出电压较高，因此芯片选型需要使用高耐压的LDO，此次

LDO选择的型号是LN20342，这颗LDO最大输入电压高达40，完全能够承受充电器快充时的高压。在正常使用过程中，因为整个系统的电流

较小，芯片没有明显发烫，且输出3.3V电压稳定。

                             电源供电接口        

2.2 电压电流采集

考虑过使用GD32的ADC功能采集信号，但是经过实际测试，该方案电流采集精度较低，最终计算误差较大，无奈更换方案，本次使用INA226芯片

对电压电流进行采集，该芯片通过I2C接口与GD32进行通信，因此只要在程序中配置好I2C时序，就能很轻松读取该芯片采集到的电压电流值，相关

电路如下图所示，A1,A0接地，该芯片7位地址为1000000，9、10引脚接采样电阻进行电流采集。

                                  电压电流采集电路

2.3 采样信息保存

使用EEPROM对采样功率信息进行保存，记录功率数据方便之后绘制功率曲线，因为该芯片也是使用I2C通信，因此只需将该芯片的数据和时钟线接入I2C

总线即可，节省IO资源。

                       EEPROM采样信息保存电路

2.4 电压输入输出连接

下图是本次电源输入输出接口。分为公头和母头，公头接充电器，母头连接USB数据线，因为手里充电器为小米充电器，因此特意使用了带ID引脚的接口，方便

充电器进行协议握手通讯，实现手机最高功率快充！

                 电压输入输出连接电路

2.5 显示电路

显示电路使用1.8寸OLED屏，该屏幕使用SPI接口进行通讯可以通过GD32的DMA功能进行刷屏，屏幕刷新速度较快且稳定，显示画面较好。

                                       屏幕显示电路

2.6 LED&按键电路

该电路用于指示程序运行状态，以及按键切换显示画面，进行QC电压诱骗，输出5~12V电压。

                                                 LED&按键电路

2.7 QC诱骗电压电路

考虑到平时有使用12V电压供电的习惯，增加了QC诱骗充电器输出12V电压的功能，主要通过控制单片机IO口输出电压，模拟单片机与充电器握手，实现电压诱骗。

  QC诱骗电路

3、实物图

                                                  产品实物图

4、PCB设计说明

在PCB设计中，电源部分走线需要过大电流。因此直接进行铺铜走线并进行开窗，后期焊接时加锡，增加载流能力。

采样电阻应采用开尔文接线，提高采样精度

5、关键程序说明

INA226初始化

因为INA226输出数据位数是16位的，因此在读取数据时I2C需要分两次将读出

而EEPROM选用的是64KBit的较大容量型号，该型号寄存器地址为16位，每个地址存储8位信息，在写

入地址时需要对地址高低8位分别写入

界面显示，通过判断标志位显示界面或者功率曲线