1 引言
隨著功能集成和技術融合趨勢的繼續，數碼攝像機、智能電話和媒體播放器等便攜式設備對電源的要求越來越高。這些便攜設備通常采用電池供電，然而，電池的工作時間是有限的，為了保證使用的連續性和完整性，操作人員需要及時的掌握當前電池的剩余容量和可用時間，以防止因電池能量耗盡而出現意外關機，造成不必要的數據損失。
BQ27210是TI公司推出的一款電池監測器件，主要用于數碼攝像機、智能手機、PDA和MP3等便攜設備中，對由獨立單體鋰離子和鋰聚合物電池構成的電源系統進行高精度的監測與報告。該器件通過監測與電池串聯的小型電流感應電阻器的電壓下降情況，以確定電池的充電和放電，同時對電池的可使用時間、容量、溫度、自放電和放電速率等進行相應補償，以便在各種工作條件下提供可使用時間等信息。在從滿到空的放電周期內，自動重新校準或獲取電池容量。器件內部寄存器記錄了電池容量、電流、電壓、可使用時間、充電狀態和溫度等信息。外部處理器可通過I2C串行總線與BQ272lO進行通信，讀取芯片內部寄存器中記錄的電池容量、溫度、可使用時間等實時信息。
2 主要特性其引腳功能
BQ27210的主要特性為：I2C串行接口通信；能夠準確報告電池的可使用時間、放電速率、溫度、電壓、電流等信息；高精度集成充電與放電電流，具有自動失調校準，無需用戶校準；可編程輸入／輸出端口；內部用戶EEPROM配置內存；無需外部組件即可提供穩定的振蕩器；動態放電結束后檢測延遲，允許在高動態負載環境中使用；當通信線路較低時自動進入睡眠模式；工作溫度為一20~C～70~C。
BQ27210采用小型QFN封裝，引腳功能如下：BAT為電池電壓傳感輸入端；GPIO為通用輸入／輸出端，可通過程序設置；PGM為EEPROM編程電壓輸入端；RBI為備用寄存器輸入端；SCL為串行時鐘接口，用來與單片機進行數據通信；SDA為串行數據接口，用來與單片機進行數據通信；SRN為電池充電、放電電流檢測輸入端(負極)；SRP為電池充電、放電電流檢測輸入端(正極)；VCC為電源輸入端；VSS為接地端。
3 工作原理
BQ27210的內部結構框圖如圖l所示。該器件可將計算得到的與電池充放電相關的數據存放在內部RAM中，這些數據可通過RBI上的電壓予以保持，而EPPROM則用以保存永久性的用戶數據信息。由于BQ27210內部集成有A／D轉換器和溫度傳感器，因此要獲得電池的電壓、溫度等參數，只需通過外部處理器對器件發出采集電壓和溫度控制命令即可，當芯片采樣完畢后會自動將電壓、溫度測量值存入相對應的RAM寄存器中，再由外部處理器讀取寄存器的內容。
該芯片的最大的特點是在電池使用過程中能夠實時監測電池的電量，并根據最新監測的電池電量值來更新RAM中寄存器LMD(電池最新放電電量)的參數，同時BQ27210還能保留更新后的參數，并將其存放在寄存器LMD中直到寄存器復位。在整個電池充電到放電終止過程中，BQ27210就是通過這種不斷地監測并更新來獲取電池電量相關的實時參數。BQ27210的工作流程如圖2所示。
4 典型應用
4．1 接口電路
由于BQ27210常用于便攜式設備中，因此采用一款體積小、功耗低的單片機C805lF304實現硬件連接。C805lF304是一款完全集成的混合信號系統級MCU，僅有11個引腳，具有高達25MI／s速率和流水線結構的805l微控制器內核；全速、非侵入式的在線系統調試接口；同時該器件內部集成SMBusI／O接口，SMBus完全符合系統管理總線規范1．1版本，與I2C串行總線完全兼容。C8051F304最獨特之處是引入了數字交叉開關，允許將內部數字系統資源映射到端口I／O引腳。這樣，通過設置數字交叉開關控制寄存器中的值，即可將片內串行總線配置在端口I／O引腳，由單片機的SMBus串行接口自動控制與BQ27210的數據傳輸。BQ27210與C8051F304的接口電路如圖3所示。
圖3中，BQ27210通過監測與電池串聯的小型電流感應電阻器Rs上的壓降情況來確定電池的充放電。當監測到的通信線路低，電源被切斷或需更換電池時，系統會自動進入睡眠模式。同時該器件的電壓傳感引腳BAT與電流傳感引腳SRN和SRP分別通過電阻電容與電池相連，用以實現電壓和充放電電流的測量。RBI通過與外部電容C8相連接向內部寄存器提供備份電壓，即當VCC高于門限電壓時對電容充電；當VCC低于門限電壓時，電容將提供一段時間維持數據電壓，此時芯片內部寄存器會記錄當前數據信息，只要RBI的電壓高于1．3 V，將會一直保留數據。
C805lF304的P0．0和P0．1端口與BQ272lO的SCL和SDA引腳相連接，通過I2C總線實現數據傳輸，以用于單片機控制電路對電池充放電狀態的查詢或中斷處理，同時利用該串行接口電路還可以讀、寫操作BQ27210中的各個內部寄存器，讀出所需的電池信息。
4．2 軟件設計
軟件設計分為兩個部分，一是C805lF304單片機端口I／O的初始化配置。主要通過正確配置端口I／O交叉開關寄存器XBR0，XBRl，XBR2中的值，使數字交叉開關使能．同時把PO．0、P0．1端口分配給SDA、SCL。將0X00賦值給寄存器XBR0，使交叉開關不跳過任何一個引腳，僅將寄存器XBRl的位2置于“l”就使SDA，SCL連接到引腳上。二是BQ27210的EEPROM初始化配置。實際上，通過I2C總線接口就能將正確的配置信息固化到EPPROM中，這些重要信息包括計算得到的初始電池放電量、EDVl，EDVF門限電壓、初始待機負載電流、放電率補償常數、溫度補償常數等。BQ27210每經歷一次強復位都會把更新的EEPROM信息強制寫入RAM相應的寄存器中。但值得注意的是在對EEPROM數據區寫入任何數據前，必須保證編程模式使能，通過把數據OXDD寫入EE_EN寄存器地址0X6E后，將激活編程使能模式，同時在PGM引腳上加一個持續時間為50ms的2l V脈沖信號，這樣即可將所需數據寫入EEPROM的合適地址中。圖4為BQ27210的EEPROM編程流程圖。
現給出單片機C805lF304通過I2C總線協議讀取BQ272lO內部RAM存放的最新電池放電量和電池電壓信息的部分程序代碼：
5 結語
本儀器使用時應注意：開機前應將治療劑量調小，以避免電流刺激。治療部位要舒展，手臂不要打彎，手不要握拳。心臟、太陽穴部位嚴禁治療。采用嵌入式器件AT89C51 SNDlC設計的治療儀已達到預期的治療效果，但此電子治療儀的功能還需進一步完善，如治療劑量的自動記憶、病癥與歌曲旋律的自動匹配問題等。
