Информация отправляется к/от DS2437 через интерфейс 1-Wire, так что требуется только один провод (и земля). для подключения от центрального микропроцессора к DS2437. Это означает, что аккумуляторные батареи нужны только имеют три выходных разъема: питание от батареи, земля и интерфейс 1-Wire.

Поскольку каждый DS2437 содержит уникальный серийный номер микросхемы, несколько DS2437 могут быть установлены на одном и том же устройстве.

1 из 31 070600

DS2437

Интеллектуальный монитор батарейного блока применяется в портативных компьютерах, портативных/сотовых телефонах, аккумуляторные батареи для портативных измерительных приборов, в которых крайне важно контролировать заряд батареи в режиме реального времени. производительность. Используется вместе с микроконтроллером в аккумуляторной батарее или хост-системе, DS2437 предлагает комплексное решение для смарт-аккумуляторов, полностью независимое от химического состава. Настройка для определенного химического состава батареи и емкости реализуется в коде, запрограммированном в микроконтроллер и DS2437 EEPROM, и по желанию разработчика требуется только доработка программного обеспечения. изменить химический состав аккумуляторной батареи.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ PIN-кода

PIN-код СИМВОЛ ОПИСАНИЕ

1DQВвод/вывод данных: для работы 1-Wire: открытый сток 3 VAD Вход АЦП: вход для аналого-цифрового преобразования общего назначения. 5VSENS+Battery Input: подключение для контроля тока батареи (см. текст) 6VSENS-Battery Input: подключение для контроля тока батареи (см. текст) 8 AGND Аналоговое заземление: должно быть того же потенциала, что и GND

9 GND Цифровое заземление: должно быть того же потенциала, что и AGND 11 X2 Crystal Input: подключение для 32,768 кГц для работы в режиме реального времени 13 X1 Crystal Input: подключение для 32,768 кГц для работы в режиме реального времени 16 В

2, 4, 7, 10,

DD

NC

VDD Контакт: входное напряжение питания No Connect

12, 14, 15

На блок-схеме на рис. 1 показаны семь основных компонентов DS2437:

1. 64-битное ПЗУ с лазерным покрытием

2. Датчик температуры

4. ток батареи A/D

5. аккумуляторы тока

6. часы реального времени

7. 40-байтная энергонезависимая память пользователя Каждый DS2437 содержит уникальный 64-битный серийный номер ПЗУ, так что несколько блоков батарей могут быть

заряжается/контролируется одной и той же хост-системой. Кроме того, другие продукты Dallas с такими же Архитектура шины 1-Wire с 64-битным ПЗУ может находиться на одной шине; обратитесь к Далласу «Автоматическая Identification Data Book» для спецификаций этих продуктов.

Связь с DS2437 осуществляется через порт 1-Wire. С портом 1-Wire память и управление функции будут недоступны до тех пор, пока не будет установлен протокол функций ПЗУ. Мастер должен сначала введите одну из четырех функциональных команд ПЗУ: 1) Чтение ПЗУ, 2) Сопоставление ПЗУ, 3) Поиск ПЗУ или 4) Пропустить ПЗУ. Эти команды работают с 64-битной лазерной частью ПЗУ каждого устройства и могут выделять конкретное устройство, если их много на линии 1-Wire, а также указать мастеру шины, сколько и какие типы устройств присутствуют. После успешного выполнения последовательности функций ПЗУ, функции памяти и управления доступны, и мастер может затем предоставить любую из шести команды памяти и функции управления.

2 из 31

DS2437

Могут быть выданы команды функции управления, которые предписывают DS2437 выполнить измерение температуры. измерение или аналого-цифровое преобразование напряжения батареи. Результат этих измерений будет помещен в карту памяти DS2437, и ее можно прочитать, введя команду функции памяти, которая считывает содержимое регистров температуры и напряжения. Кроме того, ток зарядки/разрядки аккумулятора измеряется без вмешательства пользователя, и опять же, последний завершенный результат сохраняется в памяти DS2437 космос. DS2437 использует эти измерения тока для обновления трех текущих аккумуляторов: один хранит сеть заряда для расчетов газового счетчика, второй накапливает общий зарядный ток за весь срок службы батареи, а оставшийся аккумулятор подсчитывает ток разряда батареи. Данные часов реального времени, которые может использоваться для расчета пределов саморазряда батареи или окончания заряда, связанных со временем, также находится в карту памяти DS2437 и может быть извлечена с помощью команды функции управления. Энергонезависимый пользователь память DS2437 состоит из 40 байт EEPROM. Эти места могут использоваться для хранения любых данных пожелания пользователя и записываются с помощью команды функции памяти.

ПАРАЗИТНАЯ ПИТАНИЕ

На блок-схеме (рис. 1) показана схема с паразитным питанием. Эта схема «ворует» мощность всякий раз, когда на выводе DQ высокий уровень. DQ обеспечит достаточную мощность до тех пор, пока указанное время и требования по напряжению соблюдены (см. раздел «Система шины 1-Wire»). Преимущество паразита. питания заключается в том, что ПЗУ может быть прочитано при отсутствии нормального питания, т. е. если батарейный блок полностью выписан.

БЛОК-СХЕМА DS2437 Рисунок 1

3 из 31

DS2437

ЭКСПЛУАТАЦИЯ – ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ

DS2437 измеряет температуру с помощью встроенного собственного датчика температуры техника.

Показания температуры представлены в 13-битном формате с дополнением до двух, что дает 0,03125°C разрешение. Таблица 1 описывает точную зависимость выходных данных от измеренной температуры. Данные передается последовательно по интерфейсу 1-Wire.

от -55°C до +125°C с шагом 0,03125°C. Для использования в градусах Фаренгейта таблица поиска или коэффициент преобразования должен быть использован.

Обратите внимание, что температура представлена ​​в DS2437 в виде 0,03125°C LSb, что дает следующее 13-битный формат. 3 младших бита регистра температуры всегда будут равны 0. Остальные 13 биты содержат представление в дополнении до двух для температуры в °C, где MSb содержит знак (С) бит. См. раздел «Карта памяти» для определения адреса РЕГИСТРА ТЕМПЕРАТУРЫ.

Взаимосвязь между данными и температурой Таблица 1 0003

0°С

-1 /2°C

-25,0625°C

-55°C

01111101 00000000 7D00h 00011001 00010000 1910ч 00000000 10000000 0080ч 00000000 00000000 0000ч 11111111 10000000 FF80h 11100110 11110000 E6F0h 11001001 00000000 C900h

ЭКСПЛУАТАЦИЯ – ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ БАТАРЕИ

Встроенный аналого-цифровой преобразователь (АЦП) имеет разрешение 10 бит и выполняет преобразование когда DS2437 получает командный протокол (Convert V), предписывающий это сделать. Результат этого измерение помещается в 2-байтовый РЕГИСТР НАПРЯЖЕНИЯ. Диапазон для АЦП DS2437 составляет от 0 В до 10В; этот диапазон подходит для аккумуляторов NiCd или NiMH до шести элементов и для ионно-литиевых аккумуляторов пакеты из двух ячеек. Полный диапазон АЦП масштабируется до 10,23 В, что дает разрешение 10 мВ.

Хотя диапазон АЦП простирается до 0 В, важно отметить, что напряжение батареи также может быть напряжение питания на DS2437. Таким образом, точность АЦП начинает ухудшаться ниже уровня заряда батареи. напряжения 2,7В, а возможность преобразования ограничена диапазоном рабочего напряжения ДС2437.

4 из 31

DS2437

Напряжение выражается в этом регистре в масштабированном двоичном формате, как показано в таблице 2. Обратите внимание, что коды while существуют для значений ниже 2,7 В, точности АЦП и ограничения на напряжение питания DS2437. делают маловероятным использование этих значений на практике. См. раздел «Карта памяти». Расположение адреса РЕГИСТРА НАПРЯЖЕНИЯ.

Взаимосвязь между напряжением и данными Таблица 2

2,7 0000 0001 0000 1110 010Eh

3,6 В 0000 0001 0110 1000 0168h 5В 0000 0001 1111 0100 01F4h

7.2В 0000 0010 1101 0000 02D0h

9.99В 0000 0011 1110 0111 03E7h 10 В 0000 0011 1110 1000 03E8h

Для приложений, требующих АЦП напряжения общего назначения, DS2437 можно сконфигурировать так, чтобы результат команды Convert V поместит масштабированное двоичное представление напряжения на V

AD

ввод (в отличие от ввода VDD) в РЕГИСТР НАПРЯЖЕНИЯ в том же формате, что описан в Таблица 2. В зависимости от состояния регистра конфигурации либо (но не оба) напряжение VDD или V

AD

будет сохранено в РЕГИСТРЕ НАПРЯЖЕНИЯ после получения команды Convert V. Ссылаться на подробное описание регистра конфигурации в разделе «Карта памяти». Если вход VAD используется в качестве входа напряжения, АЦП будет точным для 0 В < VAD < 2VDD в диапазоне 2,7 В < VDD <

5,0 В. Напомним, что напряжение батареи A/D (ввод V

) теряет точность, когда VDD падает ниже 2,7 В. Эта функция

DD

дает пользователю возможность получить аналого-цифровое напряжение, соответствующее спецификации для входов по всему диапазону. диапазон 0 В < В

< 10 В для VDD = 5,0 В.

AD

ЭКСПЛУАТАЦИЯ – ИЗМЕРЕНИЕ ТОКА АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ

DS2437 оснащен сигма-дельта аналого-цифровым преобразователем, который эффективно измеряет входной и выходной ток аккумуляторной батареи. Он делает это в фоновом режиме со скоростью 32 измерения в секунду; таким образом, нет команды требуется для начала измерения текущего расхода. Однако DS2437 будет выполнять только текущие АЦП. измерений, если бит IAD установлен в 1 в РЕГИСТРЕ КОНФИГУРАЦИИ. DS2437 измеряет ток поступает и выходит из батареи через контакты VSENS; напряжение от вывода VSENS+ к VSENS-вывод считается напряжением на токоизмерительном резисторе, R терминал может быть привязан непосредственно к ячейке R фильтр между другой стороной R конденсатор (С

), частота среза фильтра составляет примерно 32 Гц. Текущий АЦП измеряет в 32 раза

F

и VSENS-. Используя резистор 47 кОм = (макс.) (RF) и резистор 0,1 мкФ

SENS

, мы рекомендуем использовать фильтр нижних частот RC

SENS

в секунду или один раз каждые 31,25 мс. Этот фильтр улавливает эффект многих всплесков тока и, таким образом, позволяют текущим аккумуляторам точно отражать общий заряд, который вошел или вышел из батарея.

. В то время как VSENS+

SENS

5 из 31

DS2437

Ток измеряется АЦП со знаковым 10-разрядным (0,004883C) разрешением, а последний завершенный измерение помещается в ТЕКУЩИЙ РЕГИСТР в дополненном до двух знаков формате. Этот регистр масштабируется таким образом, что счет 20510 соответствует текущему уровню 1С. Таким образом, диапазон ток, который можно измерить, составляет от -2,5°C (разрядка) до +2,5°C (зарядка). Знак (S) текущее измерение, указывающее заряд или разряд, находится в семи старших битах ТЕКУЩИЙ РЕГИСТР, как показано в таблице 3. См. раздел «Карта памяти» для получения сведений о ТЕКУЩЕМ РЕГИСТРЕ. ЗАРЕГИСТРИРОВАТЬСЯ по адресу.

Взаимосвязи ток/данные Таблица 3

АККУМУЛЯТОР

ТОКОВЫЙ ЦИФРОВОЙ ВЫХОД (Двоичный) ЦИФРОВОЙ ВЫХОД (Шестнадцатеричный)

+2.495C 0000 0001 1111 1111 01FFh +2.002C 0000 0001 1001 1010 019Ah

+1.25C 0000 0001 0000 0000 0100h

+1.001C 0000 0000 1100 1101 00CDh

0C 0000 0000 0000 0000 0000h

-1.001C 1111 1111 0011 0011 FF33h

-1,25 C 1111 1111 0000 0000 FF00h

-2.002C 1111 1110 0110 0110 FE66h

-2.500C 1111 1110 0000 0000 FE00h

Чтобы DS2437 выдавал текущие данные в масштабе, указанном в Таблице 3, пользователь должен выбрать R

SENS

, который обеспечит падение на нем 100 мВ при скорости 2C. Однако это значение может быть изменено на соответствуют другой скорости, если это понимается программным обеспечением пользователя при интерпретации результаты DS2437.

ЭКСПЛУАТАЦИЯ – АККУМУЛЯТОРЫ ТОКА Аккумулятор (ICA). ICA поддерживает чистый суммарный ток, втекающий и выходящий из батарея; следовательно, значение в этом регистре указывает на оставшуюся емкость батареи и может использоваться для выполнения функций газового датчика. Кроме того, в DS2437 есть регистр, который накапливает зарядный (положительный) ток аккумулятора (CCA) и аккумулирующий разрядный (отрицательный) ток (ДКА). Это дает системе интеллектуальных батарей информацию, необходимую для определения окончания срока службы батареи. аккумуляторной батареи, исходя из общего тока заряда/разряда в течение всего срока службы.

Описанное выше измерение тока дает результат мгновенного тока, измеренного в моменты времени

31,25 мс. Затем это значение используется для увеличения или уменьшения регистра ICA. увеличить CCA (если ток положительный) или увеличить DCA (если ток отрицательный).

6 из 31

DS2437

ICA представляет собой масштабируемый 8-битный (разрешение 0,01C) энергозависимый двоичный счетчик, который представляет количество остаточная емкость батареи в пересчете на полную емкость (1С), нормированную на счет 10010. Таким образом, количество ICA, равное 10010, соответствует 1С заряда или 100% емкости или полностью заряжено, а количество 0 соответствует 0% емкости или полностью разряжен. ICA будет считать до 25510, но не будет пересчитываться, если увеличивается выше 2,55C, что не должно происходить во время зарядки. Однако, поскольку зарядка обычно обеспечивает аккумулятор большей емкостью, чем его номинальная емкость, ICA должен быть сброшен на счет 100

, когда

10

зарядка завершена, чтобы указать, что батарея заряжена на 100 %, и чтобы гарантировать, что позже уровень газа измерения точны.

ICA увеличивается/уменьшается только в том случае, если бит IAD установлен в 1 в КОНФИГУРАЦИИ РЕГИСТР. Подробную информацию о конфигурации устройства см. в разделе «Карта памяти». Таблица 4 ниже иллюстрирует содержание ICA. См. раздел «Карта памяти» для определения адреса ICA.

Взаимосвязи ICA/данные Таблица 4

БАТАРЕЯ

ЕМКОСТЬ ЦИФРОВОЙ ВЫХОД (Двоичный) ЦИФРОВОЙ ВЫХОД (Шестнадцатеричный)

2. 55C 1111 1111 FFh

1.0C 0110 0100 64h 900 03

0.5C 0011 0010 32ч

0.1C 0000 1010 0Ач 0C 0000 0000 00h

Аккумулятор зарядного тока (CCA) представляет собой 2-байтовый (разрешение 0,32C) энергонезависимый счетчик чтения/записи. который представляет собой общий зарядный ток, с которым батарея столкнулась за время своего существования. Он только обновляется когда ток через R

положительный; то есть батарея заряжается. Потому что это энергонезависимая

SENS

регистр, информация будет накапливаться в течение всего срока службы аккумуляторной батареи и не будет потеряна при аккумулятор разряжается.

Точно так же накопитель тока разряда (DCA) представляет собой 2-байтовый энергонезависимый счетчик, который представляет общий ток разряда, с которым батарея столкнулась за весь срок службы. Он имеет то же разрешение, что и CCA, а также дублируется в EEPROM в фоновом режиме из расчета один раз на 0,32C разрядный ток, если DS2437 правильно сконфигурирован, что позволяет три обновления EEPROM для каждого полный цикл разрядки аккумуляторной батареи. Таблица 5 иллюстрирует содержимое регистров CCA/DCA.

Что касается CCA/DCA, DS2437 можно настроить для работы в любом из трех режимов. Ссылаться на раздел «Карта памяти» для получения подробной информации о конфигурации устройства и местоположении адреса КЦА/ДКА.

1. CCA/DCA отключен. Ток зарядки/разрядки не накапливается, что позволяет свободно использовать страницу 07h EEPROM, в противном случае зарезервированную для CCA/DCA.

2. CCA/DCA будет накапливать зарядный/разрядный ток, но информация НЕ будет

дублируется в EEPROM. Информация может быть потеряна или повреждена при разряде батареи. (в зависимости от напряжения, до которого разряжается разряженная батарея). Место в памяти зарезервировано для CCA/DCA, и НЕ ДОЛЖНА быть записана вся страница.

7 из 31

DS2437

3. CCA/DCA будет накапливать зарядный/разрядный ток, и информация счетчика будет

копироваться в EEPROM каждый раз, когда соответствующий счетчик увеличивается на 0,32C. Место памяти зарезервирован для CCA/DCA, и всю страницу НЕ ДОЛЖНО записывать.

Поскольку пользователь имеет доступ для чтения/записи ко всему массиву EEPROM, включая ячейки CCA/DCA, программное обеспечение пользователя никогда не должно разрешать запись в страницу памяти 07h, если используются CCA/DCA; в противном случае Информация CCA/DCA будет перезаписана.

На рис. 2 ниже показана активность ICA, CCA и DCA в течение цикла заряда/разряда образца. аккумуляторной батареи, при условии, что DS2437 настроен на работу ICA и CCA/DCA на функция и теневые данные в EEPROM. Для упрощения изображения аккумуляторов они рассматриваются как аналоговые значения, хотя в DS2437 они являются цифровыми счетчиками. Обратите внимание, что когда батарея становится полностью разряжен, т. е. значение ICA достигает 0, значения регистров CCA и DCA сохраняются.

CCA/DCA Соотношения данных Таблица 5 0000 0000 0110 0100 0064ч 64C 0000 0000 1100 1000 00C8h

100C 0010 0001 0011 1000 0138h

20 971 1111 1111 1111 1111 FFFFh

АКТУАЛЬНОСТЬ АККУМУЛЯТОРА ТОКА осциллятор используется в качестве базы времени для функций хронометража. Хронометраж г функции имеют двойную буферизацию, что позволяет мастеру считывать время без изменения данных, пока они читается. Для этого моментальный снимок данных счетчика передается в регистры временного хранения, которые доступы пользователей. Это происходит после восьмого бита команды Recall Memory.

Часы реального времени представляют собой 4-байтовый двоичный счетчик с разрешением в 1 секунду. Четыре байта — это количество секунды. Часы реального времени могут накапливать 136 лет секунд, прежде чем перевернуться. Время/дата представлено количеством секунд, прошедших с точки отсчета, которая определяется пользователем. Для например, 00:00 1 января 1970 года можно использовать в качестве точки отсчета.

Доступны две другие функции, связанные со временем. Первый — это DISCONNECT TIMESTAMP, который записывается DS2437 всякий раз, когда он обнаруживает, что линия DQ имеет низкий уровень в течение более 1 секунды. Этот состояние будет означать, что аккумуляторная батарея была извлечена из системы; время, когда это происходит записывается в регистр DISCONNECT TIMESTAMP, чтобы при замене в Система может определить, как долго устройство находится на хранении, чтобы облегчить саморазряд поправки на оставшуюся емкость батареи. После обнаружения отключения DS2437 возвращается в исходное состояние. в спящий режим, во время которого ничего не работает, кроме часов реального времени.

Другая временная метка — это временная метка КОНЕЦ ЗАРЯДКИ, которая записывается DS2437 всякий раз, когда он чувствует, что зарядка завершена (когда ток меняет направление). Эта метка времени позволяет пользователю рассчитайте количество времени, в течение которого батарея находилась в состоянии разрядки или хранения, опять же, чтобы упростить расчеты саморазряда.

Формат регистров RTC, Disconnect и End of Charge показан в таблице 6. См. Раздел «Карта памяти» для адресного расположения регистров, связанных со временем.

Соотношение времени и данных Таблица 6

Выбор кристалла

Кристалл 32,768 кГц, номер детали Daiwa DT26S, номер детали Seiko DS-VT-200 или аналогичный может быть напрямую подключен к DS2437 через контакты 11 и 13 (X1, X2). Кристалл, выбранный для использования, должен иметь указанная емкость нагрузки (CL) 6 пФ. Кристалл подключается напрямую к контактам X1 и X2. Есть нет необходимости во внешних конденсаторах или резисторах. Примечание. X1 и X2 являются узлами с очень высоким импедансом. Это рекомендуется, чтобы они и кристалл были защищены заземлением, а высокочастотные сигналы были отключены. держаться подальше от области кристалла. Для получения дополнительной информации о выборе кристалла и компоновке кристалла рекомендации см. в Примечаниях по применению 58, «Соображения о работе Crystal с Dallas Real Time». Часы».

9 из 31

DS2437

64-БИТНАЯ ЛАЗЕРНАЯ ПЗУ

Каждый DS2437 содержит уникальный код ПЗУ длиной 64 бита. Первые 8 бит — это код семейства 1-Wire. (Код DS2437 — 1Eh). Следующие 48 бит — это уникальный серийный номер. Последние 8 бит — это CRC первого 56 бит. (См. рис. 3.) 64-битное ПЗУ и секция управления функциями ПЗУ позволяют DS2437 работать как устройство 1-Wire и следуйте протоколу 1-Wire, подробно описанному в разделе «Система шины 1-Wire». функции, необходимые для управления секциями DS2437, недоступны до тех пор, пока протокол функций ПЗУ не будет был удовлетворен. Этот протокол описан в блок-схеме протокола функции ПЗУ (рис. 4). Мастер шины 1-Wire должен сначала передать одну из четырех команд функции ПЗУ: 1) Чтение ПЗУ, 2) Сопоставление ПЗУ, 3) Поиск ПЗУ или 4) Пропуск ПЗУ. После успешного выполнения последовательности функций ПЗУ доступны функции, специфичные для DS2437, и мастер шины может затем предоставить и один из шесть команд памяти и функций управления.

64-битное лазерное ПЗУ Рисунок 3

Поколение CRC

В DS2437 8-битная CRC хранится в старшем значащем байте 64-битного ПЗУ. Мастер автобуса может вычислить значение CRC из первых 56 бит 64-битного ПЗУ и сравнить его со значением, хранящимся в DS2437, чтобы определить, были ли данные ПЗУ получены мастером шины без ошибок. Эквивалент полиномиальная функция этого CRC:

CRC = X8 + X5 + X4 +1

DS2437 также генерирует 8-битное значение CRC, используя ту же полиномиальную функцию, показанную выше, и предоставляет это значение мастеру шины для подтверждения передачи байтов данных. В каждом случае, когда CRC используется для проверки передачи данных, мастер шины должен вычислить значение CRC, используя полином функцию, указанную выше, и сравнить вычисленное значение либо с 8-битным значением CRC, хранящимся в 64-битном Часть ПЗУ DS2437 (для чтения ПЗУ) или 8-битное значение CRC, вычисленное в DS2437. (читается как 9байт при чтении блокнота). Сравнение значений CRC и решение о продолжения операции полностью определяются мастером шины. Внутри нет схемы DS2437, который предотвращает выполнение последовательности команд, если CRC сохранен или рассчитан DS2437 не соответствует значению, сгенерированному мастером шины. Надлежащее использование CRC, как указано в Блок-схема на рисунке 6 может привести к каналу связи с очень высоким уровнем целостности.

CRC 1-Wire может быть сгенерирован с помощью генератора полиномов, состоящего из регистра сдвига и исключающего ИЛИ. ворота, как показано на рис. 4. Дополнительная информация о проверке циклическим избыточным кодом Dallas 1-Wire приведена ниже.