170 lines
5.7 KiB
C
170 lines
5.7 KiB
C
/* hlw8032.c - HLW8032 电量计量芯片驱动（UART5 只收，4800 8E1）
|
||
*
|
||
* 帧格式（24 字节，每 50ms 一帧，主动上报）：
|
||
* [0] 状态寄存器 State REG 0x55=正常 / 0xAA=修调失效 / 0xFx=有寄存器溢出
|
||
* [1] 检测寄存器 Check REG 固定 0x5A
|
||
* [2:5] 电压参数寄存器（本模块不用）
|
||
* [5:8] 电压寄存器（不用）
|
||
* [8:11] 电流参数寄存器（不用）
|
||
* [11:14]电流寄存器（不用）
|
||
* [14:17]功率参数寄存器 PowerPar 芯片出厂修调常数，算电量要用
|
||
* [17:20]功率寄存器（不用）
|
||
* [20] 数据更新寄存器 bit7 = PF 溢出翻转标志
|
||
* [21:23]PF 寄存器 16bit 脉冲计数，溢出清零同时 bit7 翻转
|
||
* [23] 校验和 [2]~[22] 共 21 字节相加取低 8 位
|
||
*
|
||
* 手册电量公式：
|
||
* 1 度电脉冲数 = (1/PowerPar) × (1/(电压系数×电流系数)) × 10^9 × 3600
|
||
* 电量(kWh) = 总脉冲数 × PowerPar × 电压系数 × 电流系数 / (10^9 × 3600)
|
||
* 电压/电流系数在 main.h（HLW_U_COEF / HLW_I_COEF），由采样电阻和互感器变比决定。
|
||
*
|
||
* 溢出处理：PF 寄存器只有 16 位，溢出时 bit7 翻转。本驱动记住 bit7 上次值，
|
||
* 每帧比对，翻转一次说明溢出一次（+65536）。50ms 一帧 vs 溢出最快也要数小时，
|
||
* 不可能在一帧间隔内翻两次，不会漏。
|
||
*/
|
||
|
||
#include "hlw8032.h"
|
||
#include "uart.h"
|
||
#include "24c02.h"
|
||
#include "log.h"
|
||
#include <string.h>
|
||
|
||
#define HLW_FRAME_LEN 24
|
||
#define HLW_OVERFLOW_PULSES 65536u
|
||
#define HLW_EEP_ADDR 164 /* EEPROM 164~171: uint64 累计脉冲数（132~157 蓝牙缓存, 160 日志等级） */
|
||
|
||
static uint8_t s_frame[HLW_FRAME_LEN];
|
||
static uint8_t s_idx = 0; /* 帧同步状态：0=等首字节 1=等 0x5A >=2=收集中 */
|
||
|
||
static uint64_t s_total_pulses = 0; /* 累计脉冲（含 EEPROM 恢复的历史值） */
|
||
static uint64_t s_saved_pulses = 0; /* 上次已写入 EEPROM 的值 */
|
||
static uint32_t s_power_par = 0; /* 功率参数寄存器（芯片常数，收到帧后才有） */
|
||
|
||
static uint32_t s_k = 0; /* 本次上电以来 bit7 翻转（PF 溢出）次数 */
|
||
static uint8_t s_last_bit7 = 0;
|
||
static uint32_t s_last_chip = 0; /* 上一帧芯片侧总脉冲 k*65536+n */
|
||
static uint8_t s_synced = 0; /* 收到过有效帧 */
|
||
static uint32_t s_last_frame_tick = 0;
|
||
|
||
/*==== 帧校验与电量累计（中断上下文执行，保持轻量）====*/
|
||
static void hlw8032_parse(const uint8_t *f)
|
||
{
|
||
uint8_t sum = 0;
|
||
for (uint8_t i = 2; i <= 22; i++) sum += f[i];
|
||
if (sum != f[23]) return; /* 校验失败丢帧 */
|
||
|
||
uint32_t power_par = ((uint32_t)f[14] << 16) | ((uint32_t)f[15] << 8) | f[16];
|
||
if (power_par == 0) return; /* 参数寄存器异常，帧不可用 */
|
||
s_power_par = power_par;
|
||
|
||
uint8_t bit7 = f[20] & 0x80;
|
||
uint16_t pf = ((uint16_t)f[21] << 8) | f[22];
|
||
|
||
if (!s_synced) {
|
||
/* 首帧只建立基准，不累计增量：
|
||
* 单片机重启而芯片一直在跑时，寄存器里攒的脉冲（几秒，约零点几 Wh）舍弃 */
|
||
s_last_bit7 = bit7;
|
||
s_k = 0;
|
||
} else if (bit7 != s_last_bit7) {
|
||
s_k++; /* PF 溢出一次 */
|
||
s_last_bit7 = bit7;
|
||
}
|
||
|
||
uint32_t chip_total = s_k * HLW_OVERFLOW_PULSES + pf;
|
||
if (s_synced) {
|
||
/* 正常单调递增；变小说明芯片断电重启过（寄存器清零），从当前值重新累计 */
|
||
uint32_t delta = (chip_total >= s_last_chip) ? (chip_total - s_last_chip) : chip_total;
|
||
s_total_pulses += delta;
|
||
}
|
||
s_last_chip = chip_total;
|
||
s_synced = 1;
|
||
s_last_frame_tick = HAL_GetTick();
|
||
}
|
||
|
||
/*==== UART5 中断逐字节喂入：首字节同步 + 0x5A 二次确认 + 收满 24 字节解析 ====*/
|
||
void hlw8032_rx_byte(uint8_t b)
|
||
{
|
||
if (s_idx == 0) {
|
||
/* 首字节候选：0x55 / 0xAA / 0xFx */
|
||
if (b == 0x55 || b == 0xAA || (b & 0xF0) == 0xF0) {
|
||
s_frame[0] = b;
|
||
s_idx = 1;
|
||
}
|
||
return;
|
||
}
|
||
if (s_idx == 1) {
|
||
if (b == 0x5A) {
|
||
s_frame[1] = b;
|
||
s_idx = 2;
|
||
} else {
|
||
/* 第二字节不是 0x5A：伪同步，但它本身可能是真首字节 */
|
||
s_idx = 0;
|
||
if (b == 0x55 || b == 0xAA || (b & 0xF0) == 0xF0) {
|
||
s_frame[0] = b;
|
||
s_idx = 1;
|
||
}
|
||
}
|
||
return;
|
||
}
|
||
s_frame[s_idx++] = b;
|
||
if (s_idx >= HLW_FRAME_LEN) {
|
||
s_idx = 0;
|
||
hlw8032_parse(s_frame);
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
/*==== 初始化：EEPROM 恢复累计 + UART5 起收 ====*/
|
||
void hlw8032_init(void)
|
||
{
|
||
uint64_t v = 0;
|
||
eepromReadData(HLW_EEP_ADDR, &v, sizeof(v));
|
||
if (v == 0xFFFFFFFFFFFFFFFFULL) v = 0; /* 空白 EEPROM（出厂 0xFF） */
|
||
s_total_pulses = v;
|
||
s_saved_pulses = v;
|
||
|
||
MX_UART5_UART_Init();
|
||
UART5_StartRx();
|
||
if (s_total_pulses) {
|
||
log_info("> 电能: HLW8032 就绪 (UART5 PD2), 历史脉冲 %lu%09lu",
|
||
(unsigned long)(s_total_pulses / 1000000000ULL),
|
||
(unsigned long)(s_total_pulses % 1000000000ULL));
|
||
} else {
|
||
log_info("> 电能: HLW8032 就绪 (UART5 PD2)");
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
/*==== 累计电量 kWh ====*/
|
||
float hlw8032_get_energy_kwh(void)
|
||
{
|
||
if (!s_power_par) return 0.0f;
|
||
return (float)((double)s_total_pulses * (double)s_power_par *
|
||
(double)HLW_U_COEF * (double)HLW_I_COEF / 3.6e12);
|
||
}
|
||
|
||
/*==== 在线判断：1s 内收到过有效帧 ====*/
|
||
uint8_t hlw8032_online(void)
|
||
{
|
||
return s_synced && (HAL_GetTick() - s_last_frame_tick) < 1000;
|
||
}
|
||
|
||
/*==== 立即写 EEPROM（断电预警/计划复位前调用）====*/
|
||
void hlw8032_save(void)
|
||
{
|
||
if (s_total_pulses == s_saved_pulses) return;
|
||
uint64_t v = s_total_pulses;
|
||
if (eepromWriteData(HLW_EEP_ADDR, &v, sizeof(v)) == 0) {
|
||
s_saved_pulses = s_total_pulses;
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
/*==== 1s 周期：每攒够约 0.1 kWh 写一次 EEPROM，限制擦写频率 ====*/
|
||
void hlw8032_tick(void)
|
||
{
|
||
if (!s_power_par) return;
|
||
double per_01kwh = 3.6e11 / ((double)s_power_par * HLW_U_COEF * HLW_I_COEF);
|
||
if (per_01kwh < 1.0) per_01kwh = 1.0;
|
||
if (s_total_pulses - s_saved_pulses >= (uint64_t)per_01kwh) {
|
||
hlw8032_save();
|
||
}
|
||
}
|