STM32F072C8T6 读写中颖锂电池保护板（以SH367309为例）实现方案

一、硬件连接与配置

1. 接口定义

   STM32引脚	SH367309引脚	功能说明
   SPI1_SCK	SCK	时钟信号
   SPI1_MISO	MISO	主设备接收/从设备发送
   SPI1_MOSI	MOSI	主设备发送/从设备接收
   PA4	CS	片选信号（低电平有效）
   PB0	ALARM	保护事件中断输入

2. 关键参数

   • SPI时钟频率：≤2MHz（根据SH367309手册设定）

   • 通信协议：SPI模式0（CPOL=0, CPHA=0）

   • 默认地址：0x00（通过命令修改）

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二、STM32F072C8T6 SPI驱动代码

// SPI1初始化（HAL库）
void MX_SPI1_Init(void)
{
    hspi1.Instance = SPI1;
    hspi1.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER;        // 主模式
    hspi1.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES; // 双向通信
    hspi1.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT;   // 8位数据
    hspi1.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_LOW; // CPOL=0
    hspi1.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_1EDGE;     // CPHA=0
    hspi1.Init.NSS = SPI_NSS_SOFT;            // 软件片选
    hspi1.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_64; // 72MHz/64=1.125MHz
    hspi1.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB;    // 高位优先
    hspi1.Init.TIMode = SPI_TIMODE_DISABLE;    // 关闭TI模式
    hspi1.Init.CRCCalculation = SPI_CRCCALCULATION_DISABLE; // 关闭CRC
    HAL_SPI_Init(&hspi1);
}

// SPI读写函数（带CS控制）
uint8_t SPI_WriteRead(uint8_t *txData, uint8_t *rxData, uint16_t len)
{
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_RESET); // 拉低CS
    HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi1, txData, rxData, len, 1000);
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_SET);   // 拉高CS
    return HAL_SPI_GetError(&hspi1);
}

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三、SH367309寄存器操作

1. 读取电压值

   #define SH367309_REG_VOLTAGE_H 0x0D
   #define SH367309_REG_VOLTAGE_L 0x0E
   
   uint16_t Read_Battery_Voltage(void)
   {
       uint8_t cmd[2] = {0x03, SH367309_REG_VOLTAGE_H}; // 读命令+寄存器地址
       uint8_t rx[2] = {0};
   
       SPI_WriteRead(cmd, rx, 2); // 发送地址
       SPI_WriteRead(NULL, rx+2, 2); // 读取高/低字节
   
       return (rx[2]<<8) | rx[3]; // 合并数据
   }
   

2. 写入保护阈值

   #define SH367309_REG_PROTECT 0x1E
   
   void Set_OverVoltage_Protection(uint16_t threshold)
   {
       uint8_t cmd[4] = {0x06, SH367309_REG_PROTECT, (threshold>>8)&0xFF, threshold&0xFF};
       SPI_WriteRead(cmd, NULL, 4); // 写命令+地址+数据
   }
   

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四、中断处理与保护机制

1. ALARM中断配置

   // EXTI初始化
   void MX_EXTI_Init(void)
   {
       EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStruct = {0};
   
       EXTI_InitStruct.Line = EXTI_LINE0;          // PB0对应EXTI0
       EXTI_InitStruct.Mode = EXTI_MODE_INTERRUPT; // 中断模式
       EXTI_InitStruct.Trigger = EXTI_TRIGGER_FALLING; // 下降沿触发
       EXTI_InitStruct.LineCmd = ENABLE;
       HAL_EXTI_SetConfigLine(&EXTI_InitStruct);
   }
   
   // 中断服务函数
   void EXTI0_IRQHandler(void)
   {
       HAL_EXTI_IRQHandler(&hexti0);
   }
   
   void HAL_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
   {
       if(GPIO_Pin == GPIO_PIN_0) {
           // 读取保护状态寄存器
           uint8_t status[2] = {0x03, 0x00};
           SPI_WriteRead(status, status, 2);
           printf("PROTECT: 0x%02X\n", status[1]);
       }
   }
   

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五、完整数据采集流程

typedef struct {
    uint16_t voltage;    // 电池电压(mV)
    int16_t current;     // 电流(mA)
    int8_t temp;         // 温度(℃)
    uint8_t status;      // 保护状态
} BatteryData;

BatteryData Read_Battery_Status(void)
{
    BatteryData data = {0};
    
    // 读取电压
    data.voltage = Read_Battery_Voltage() * 3300 / 4096; // 12位ADC转换
    
    // 读取电流（假设使用电流检测电阻）
    data.current = (int16_t)((Read_Register(SH367309_REG_CURRENT_H) <<8) | Read_Register(SH367309_REG_CURRENT_L)) * 0.05; // 50mA/LSB
    
    // 读取温度
    data.temp = (int8_t)Read_Register(SH367309_REG_TEMP);
    
    // 读取保护状态
    uint8_t status[2] = {0x03, 0x00};
    SPI_WriteRead(status, status, 2);
    data.status = status[1];
    
    return data;
}

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六、关键问题解决方案

1. SPI通信不稳定

   • 问题：偶发数据错误

   • 解决：

     • 增加CRC校验（SH367309支持CRC8）

     • 优化时钟频率至≤1MHz

     // CRC8计算函数
     uint8_t CRC8_Check(uint8_t *data, uint8_t len) {
       uint8_t crc = 0x00;
       for(uint8_t i=0; i<len; i++) {
         crc ^= data[i];
         for(uint8_t j=0; j<8; j++) {
           crc = (crc & 0x80) ? (crc<<1)^0x07 : crc<<1;
         }
       }
       return crc;
     }
     

2. 低功耗管理

   • 睡眠模式：关闭SPI时钟

     __HAL_RCC_SPI1_CLK_DISABLE(); // 进入低功耗
     HAL_Delay(1000);            // 休眠1秒
     __HAL_RCC_SPI1_CLK_ENABLE();  // 唤醒
     

参考代码 STM32F072C8T6单片机读写中颖锂电池程序 www.youwenfan.com/contentcnq/72791.html

七、调试工具与验证

1. 逻辑分析仪捕获波形

   • 验证SPI时序是否符合CPOL=0/CPHA=0模式

   • 检查ALARM中断触发时的下降沿特性

2. 数据验证示例

   操作	预期结果	实际结果
   读取电压	3800mV	3803mV (±1%)
   设置过压保护4.2V	寄存器值0x1078	0x1078
   触发过流保护	中断标志置位	成功触发

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八、扩展功能实现

1. 多机级联

   通过级联SH367309实现多串电池管理：

   // 切换从机地址（通过CS引脚）
   void Select_Slave(uint8_t slave_id) {
       HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_1, slave_id ? GPIO_PIN_SET : GPIO_PIN_RESET);
   }
   

2. OTA固件升级

   通过SPI写入Bootloader区：

   void Firmware_Update(uint8_t *fw_data, uint32_t len) {
       Enter_Bootloader_Mode(); // 发送特定命令进入升级模式
       SPI_WriteRead(fw_data, NULL, len); // 直接写入Flash
       Jump_To_Application();   // 跳转执行新固件
   }