基于M6575平台电池系统分析.ppt

基于MT6575平台电池系统分析 柴路,Agenda,一：电池系统架构 二：监控原理 三：电量检测原理,电池系统架构,一：电池系统工作流程： DRV不停的把电池系统相关信息写入相关文件，然后上报。上层监听到后读取文件。 涉及到的文件较多，比如读取 /sys/class/power_supply/battery/BatterySenseVoltage可以获取电池电压 /sys/class/power_supply/battery/ChargerVoltage可以获取充电器电压 /sys/class/power_supply/battery/batt_tem可以获取电池温度 等等。,二：要理解电池系统架构需要需要解决三个问题： 1， 相关文件是如何建立的？ 2，是什么触发驱动更新文件内容以及驱动是如何上报的？ 3，用户空间是如何读取文件里面的信息的？,电池系统文件建立,一：电池系统架构基于linux kernel，相关code在 alps/kernel/drivers/power/*.* MTK为了客制化，把与自己平台相关的code放在了 alps/mediatek/platform/mt6575/kernel/drivers/power/*.* 二：以添加/sys/class/power_supply/battery/ChargerTest文件为例子 1，在Power_supply.h文件添加POWER_SUPPLY_PROP_ChargerTest.,2，在Power_supply_sysfs.c文件添加。上面两步表示总共可以支持的文件。 3，修改mt6575_battery.c文件，mt6575_battery_props 表示 /sys/class/power_supply/battery/文件夹下所支持的文件,4，系统默认文件是只读的，如果文件可读可写。需要添加如下地方,下面分析文件建立过程。 static int mt6575_battery_probe(struct platform_device *dev) ret = power_supply_register( 在开机的时候当执行到mt6575_battery_probe()函数的时候，会注册ac，usb，battery。以注册mt6575_battery_main.psy为例，当执行完毕注册函数的时候， 文件/sys/devices/platform/mt6575-battery/power_supply/battery/*.*建立完成并且sys/class/power_supply/battery/*.* 建立对应的连接。 主要工作是在函数power_supply_register()完成的。其中建立文件的过程如下,power_supply_register() device_add() device_add_attrs() device_add_groups() sysfs_create_group() internal_create_group() create_files(),Line66: “grp” 对应Power_supply_sysfs.c中的 static struct attribute_group power_supply_attr_group = .attrs = _power_supply_attrs, .is_visible = power_supply_attr_is_visible, ; grp-attrs 就是 _power_supply_attrs。里面记录了所支持的所有文件名信息。 Line 75：执行Power_supply_sysfs.c中的power_supply_attr_is_visible()函数，该函数会判断需要建立的具体文件是否符合要求，如果符合要求则建立，否则不建立 Line 79：建立文件,Line238: psy-properties对应如下，即判断需要建立的属性文件是否符合要求，以及读写属性设置。,信息上报告,一：在BAT_thread()函数中通过如下函数上报信息的 mt6575_ac_update( 二：BAT_thread()的触发条件 1，10s的定时器 2， 插拔充电器 三：mt6575_battery_update（）函数里面会完成写文件和通知上层两个功能，写文件就是 更新bat_data-XX. 上层读取的时候就是读取这些数据，当所有的数据更新完毕调用 power_supply_changed（）函数上报。 power_supply_changed() schedule_work() power_supply_changed_work() kobject_uevent(),上层读取文件,当上层监听到底层的上报信息后，会读取文件容com_android_server_BatteryService.cpp是JNI层。解析出需要读取的文件。读取文件的时候通过一些列调用最终会调用到Power_supply_sysfs.c的 power_supply_show_property()函数。 该函数最终会调用psy-get_property(psy, off, &value)完成读取功能 以读取/sys/class/power_supply/battery/文件为例子。,一：充电原理 充电是软硬件协同完成的。软硬件的关系好比主奴关系。软件在充电中担当主人的角色，主要完成监控功能。硬件好比奴隶，主要是干活的，完成充电的主要工作。 二：软件的监即监督，就是时刻测量充电参数，比如电池电压，充电电流，电池温度等。 控即控制，用的最多的控制就是使能，禁止充电，设定充电电流大小。,监控原理,硬件充电原理,1，上图红色线代表充电的时候电流流动的方向，一部分流向电池，一部分流向系统，虚线电流流向是三极管的基极控制电流，这个电流非常小，分析的时候可以忽略。 2，DXT790AP5是三极管: 通过三极管可以开启，关闭充电功能，开 启充电的时候调节三极管的基级电流可以控制流过三极管CE端的电流从而实现充电电流大小的设置。 Rsense采样电阻: 对于软件来说可以测量充电电流的大小：电流计算方法：（ISENSE BATSNS）/Rsense. 对于PMU来说通过Rsense可以实现电流控制。比如要实现1A的充电电流，Rsense为0.2欧。PMU实现该电流的方法就是设法一直保证Rsense两端的电压是0.2V。,如果把电压比作水压，电流比作水流。则三极管的作用就是调节阀（水龙头），调剂三极管的基极电流好比转动水龙头的把手。则Rsense就好比流量检测仪。,充电硬件有自己的一套预充，恒流，恒压流程，软件也有自己的一套预充，恒流，恒压流程。靠两者协同合作完成整个充电工作。 硬件预充过程如下：,BAT_ON在充电中的作用 1，检测电池是否存在。电压必须小于1.062V，否则认为电池不存在不能充电，硬件行为，软件无法关闭此功能 2，高温检测，电池电压必须大于0.2V，否则认为电池温度过高不能充电，硬件行为，软件可以关闭此功能 3，软件检测电池温度。,充电器插入拔出检测 PMU会检测VCDT PIN的电压，如果电压低于一定数值（4.3V）或者高于一定数值（charger ovp 软件可设定电压）则认为充电器没有插入，否则认为充电器插入。当PMU检测到有充电器插入或者拔出动作的时候，则会触发中断，然后触发BAT_thread线程。,充电器识别 可以识别出四种类型：前两者属于USB calbe，后两个属于充电器 可参考函数hw_charger_type_detection(void),充电器类型判断。,UVLO（Under-voltage lockout） VTHH 3.2V，不可修改，如果电池电压低于VTHH则不开机 VTHL 2.9V，此电压软件可修改，当开机后，电池电压低于VTHL则强行断电关机,ADC测量相关,ADC： 与充电相关的ADC集成在PMU内， 主要测量温度，电池电压，电流，充电器。 ADC精度 10bit。已经校准好。 ADC电压范围 0 1.2V 电池电压算法：比如测得ADC为x，电池电压为y则： Y = (1.2*x/1024) * N N表示分压系数，N = 4。,Vcharger：比如测得ADC为x，Vcharger为y则： Y = (1.2*x/1024) * N 其中 N代表分压系数 N = （39 + 330）/39,充电电流计算： 不充电的时候计算 gADC_I_SENSE_offset = BATSENS ISENSE目地消除底噪误差。 充电的时候连续测量20次BATSENS和ISENSE的电压，然后把测量的电压减去两个最大数值和最小数值其余的做平均。最后计算充电电流 (ISENSE - BATSENS + gADC_I_SENSE_offset)/Rsense 为了得到获取稳定的电池参数，电池电压和充电电流还做“滑动滤波”。即和前60次采样的数据做平均（前10分钟）,温度测量,电量计算,两种电量测量方法 1,开路电压法。电池在开路状态下电池容量与电压具有一定的关系，计算出电压查表可以得到容量 优点：简单，可以计算初始电池电量 缺点：需花30分钟以上等待电压回升,积分法：电流计算公式 I = Q/t 优点：适用于各种电池 缺点：初始电量无法获取,电流测试硬件原理,开路电压法,开机的时候利用开路电压法得到电池电量初始值 算法原理： 在cust_fuel_gauge.h中定义了四种温度下电池开路电压与电池剩余容量的对应表格，如下： battery_profile_t0 /-10度 battery_profile_t1 /-0度 battery_profile_t2 /25度 battery_profile_t3 /50度 软件计算电池温度和开路电压。比如计算当前温度是40读，则会根据25度和50度的表格插值生成一个40度的开路电压与电池剩余容量的表格。然后根据开路电压查找40度表格就可以计算出当前的电池容量。,开路电压计算方法： AB端的电压是开路电压 如果电池处于放电状态 则Vab = Vbat + I * (R + 20mOhm) 同理，在电池充电的时候电池开路电压是 Vab = Vbat - I * (R + 20mOhm) Vbat是软件测量的电池电压 I是流过电池的电流 R 是电池内阻 20mOhm是采样电阻,B,A,电池内组的计算方法： 提供四个表格如下。根据当前温度计算出当前温度的电池内租电压关系表格，然后根据电压查找表格找出电池内组。 r_profile_t0 / -10度电池内租与电压对应关系 r_profile_t1 / 0度电池内租与电压对应关系 r_profile_t2 / 25度电池内租与电压对应关系 r_profile_t3 / 50度电池内租与电压对应关系,积分法,积分法 PMU内部集成积分电路。通过读寄存器然后计算可以得到流入流出电池的电量，然后校准后得到最终的电量。 dvalue_CAR = (dva