電量計開發(fā)套件BQstudio簡介

Other Parts Discussed in Post： BQSTUDIO， EV2400， BQ27Z561， GPCCHEM， GPCRA0， GPCRB， GPCCEDV

盛業(yè)韜 Charlie Sheng TI電量計產(chǎn)品技術(shù)支持

摘要

TI開發(fā)套件Battery Management Studio （BQstudio）提供了一套完整的可協(xié)助評估，設(shè)計，配置，測試TI各類電源管理產(chǎn)品的工具，可用于協(xié)助使用者進(jìn)行電量計，充電芯片，無線充電，模擬前端等產(chǎn)品的開發(fā)。本文將主要針對電量計開發(fā)流程，由簡入深地介紹如何使用BQstudio進(jìn)行電量計產(chǎn)品的開發(fā)和測試。

1，BQstudio軟件安裝與硬件連接介紹

1.1 軟件安裝

在TI官網(wǎng)中，有以下兩種版本的BQstudio可供選擇：BQstudio Stable和BQstudio Test

BQstudio Stable版本支持絕大多數(shù)TI電量計產(chǎn)品，能為絕大多數(shù)的產(chǎn)品提供穩(wěn)定的支持，如果使用TI的產(chǎn)品在BQstudio stable的列表中，可以使用這個版本。

BQstudio Test 版本是即時更新的版本，如果使用的TI產(chǎn)品未在Stable版本中列出，請使用這個版本。

上述兩個版本都可以在TI官網(wǎng)https://www.ti.com/tool/BQSTUDIO 上下載， 下載時需要確認(rèn)出口管制聲明。

1.2 硬件連接示例

請注意，在使用電量計評估模塊時，BQstudio需要通過EV2400與評估模塊相連接。EV2400是一塊基于USB的PC接口板，請在TI官網(wǎng)購買EV2400，EV2400 EVM接口板支持IBM兼容以及其他類型的PC（具有其特定平臺所需的驅(qū)動程序）可以通過通用串行總線（USB）端口與TI SMBus或I2C接口的電量計評估模塊進(jìn)行通信。

圖2：連接示例

1.3 注意事項

安裝軟件時，請將BQstudio安裝在C：默認(rèn)目錄下，路徑中所包含的子目錄都需要以英文命名。

EV2400固件驅(qū)動可以進(jìn)行更新，更新文件以及步驟詳見：http://www.ti.com/tool/ev2400， BQstudio工具可幫助確定機器上安裝的EV2400固件的當(dāng)前版本。 要找到當(dāng)前版本，請插入EV2400到安裝了BQstudio的計算機。 BQstudio啟動后，固件版本顯示在儀表板窗口的頂部，靠近USB電纜圖標(biāo)。

2，BQstudio電量計相關(guān)頁面介紹

下面以BQ27Z561為例，詳細(xì)介紹BQstudio電量計的各個相關(guān)頁面以及使用的注意事項。

2.1，總覽

圖3：電量計開發(fā)界面總覽

進(jìn)入BQstudio，成功連接EV2400以及電量計IC后，可以看到上圖所示界面。我們可以把界面從上至下分為五個區(qū)域：

藍(lán)色框：選項欄

綠色框：工具欄

紅色框：儀表盤界面

黃色框：數(shù)據(jù)界面

紫色框：命令列表

橘色框：操作記錄欄

選項欄可以對BQstudio的顯示和界面進(jìn)行人性化的設(shè)置，查看幫助以及進(jìn)行更新。工具欄能方便快捷的打開電量計和BQstudio相關(guān)的視圖。儀表盤界面顯示了適配器以及電量計IC的連接狀態(tài)，以及部分參數(shù)和版本信息。數(shù)據(jù)界面允許對電量計進(jìn)行部分?jǐn)?shù)據(jù)讀取和寫入，寄存器狀態(tài)也顯示在下方的列表中。右側(cè)的命令列表顯示了所有TI開放的集成命令，下方的操作記錄欄會記錄和顯示所有進(jìn)行過的命令，命令名，返回的結(jié)果，進(jìn)行操作的相關(guān)地址均會被記錄。

2.2，選項欄以及工具欄簡介

BQstudio選項欄包含四個部分：File，View， Window，Help

File欄中可以進(jìn)行BQstudio重啟和退出

View欄中我們可以查看到所有與電量計相關(guān)的工具

Window -》 Preference欄中我們可以對BQstudio進(jìn)行人性化的設(shè)置：

Preference -》 All global Setting欄中允許我們進(jìn)行基礎(chǔ)視圖和高級視圖的切換，基礎(chǔ)視圖僅顯示一個字節(jié)的寄存器的數(shù)據(jù)，而高級視圖可以顯示全部兩個字節(jié)的寄存器數(shù)據(jù)。我們也可以修改EV2400的I2C時鐘頻率， 最高支持400kHz。

圖6：基礎(chǔ)視圖和高級視圖

Preference -》 Alt I2C Device Address 主要的功能是若器件的默認(rèn)I2C地址不是0x10時我們可以手動輸入該器件的地址，當(dāng)BQstudio重啟時會自動掃描該地址。

Preference -》 Charger欄允許我們根據(jù)需要自定義記錄文件的格式。

Preference -》 Charger Data Graph欄允許我們修改監(jiān)控數(shù)據(jù)時的圖表中所允許的橫坐標(biāo)數(shù)量。

Preference -》 Data Graph欄允許我們修改監(jiān)控數(shù)據(jù)時的圖標(biāo)所允許的最大曲線數(shù)量以及數(shù)據(jù)數(shù)量。

Preference -》 Data Memory中我們可以修改在IC運行過程中BQstudio自動導(dǎo)出其配置文件（.gg文件） 的時間間隔，單位為毫秒。我們也可以對自動導(dǎo)出的配置文件進(jìn)行命名。若勾選了下方Disable Flag Display，導(dǎo)出文件中便不會含有IC標(biāo)志位的信息。下方也有三個選項供我們選擇導(dǎo)出的內(nèi)存數(shù)據(jù)的格式。

圖7：Data Memory界面

Preference -》 ECC authentication全稱橢圓曲線加密算法，有著比SHA加密算法的更難破解的加密邏輯

Preference -》 GPC cycle此欄中我們可以修改進(jìn)行GPC數(shù)據(jù)處理過程中每個周期自動導(dǎo)出的寄存器數(shù)據(jù)（.log文件） 中數(shù)據(jù)排列格式和數(shù)據(jù)類型

Preference -》 Help中我們可以修改幫助相關(guān)的設(shè)置。

Preference -》 Monitoring Setting欄中我們可以修改寄存器標(biāo)志位置位和復(fù)位的顏色。

Preference -》 Register中我們可以修改IC運行過程中自動導(dǎo)出的寄存器數(shù)據(jù)（.log文件） 的間隔時間，單位毫秒，我們也可以選擇是否導(dǎo)出靜態(tài)數(shù)據(jù)以及保留位 （Reverse data） 的信息，排列格式和數(shù)據(jù)類型也支持自定義設(shè)置。

圖8：寄存器設(shè)置

2.3，儀表盤界面介紹

儀表盤界面從上至下顯示了BQstudio版本信息，適配器類型以及固件版本，適配器與IC的通訊協(xié)議類型，電量計芯片型號和固件版本，I2C地址，環(huán)境溫度。下方還顯示了電池的電壓以及容量信息。

建議在對IC進(jìn)行固件燒錄，數(shù)據(jù)記錄和導(dǎo)出的過程中，將BQstudio最上方默認(rèn)的自動刷新功能關(guān)閉，自動刷新功能會每隔4秒掃描I2C總線上的設(shè)備信息，有小概率的情況導(dǎo)致數(shù)據(jù)記錄出錯。

2.4，固件燒錄

TI的電量計IC出廠時會自帶當(dāng)前最新版本的固件，若需要進(jìn)行固件更新或者替換某版本的固件，可以在Programming界面進(jìn)行燒錄，點擊右側(cè)Browse選擇固件所在文件夾，點擊Program進(jìn)行編程。

注意，在燒錄過程中請保證IC持續(xù)供電，燒錄過程中IC斷電可能會造成IC報廢。燒錄文件所在的路徑 中不允許存在中文命名的文件夾，請保證所有文件夾都以中文命名。

2.5，寄存器操作

在IC運行過程中，BQstudio提供了對實時數(shù)據(jù)進(jìn)行自動記錄的功能，在寄存器界面右上角點擊Start Log按鈕，然后選擇記錄數(shù)據(jù)存放的文件夾，確定之后BQstudio會根據(jù)設(shè)定的時間間隔開始自動記錄IC過程中的運行數(shù)據(jù)，包括電壓電流溫度采樣和標(biāo)志位信息。通過I2C通訊保存在指定文件夾中。

BQstudio一共提供了兩種方式對寄存器進(jìn)行寫入，第一種是直接在寄存器頁面進(jìn)行寫入，上圖的顯示的寄存器右側(cè)我們可以看到有兩種圖標(biāo)，形狀為筆的圖標(biāo)代表寄存器是可以被修改的，形狀為鎖的圖標(biāo)代表寄存器是只讀的。

另外，我們可以通過高級指令對寄存器內(nèi)容進(jìn)行讀寫操作，具體步驟請詳見2.7.

2.6，導(dǎo)入和導(dǎo)出配置文件

在對電量計IC進(jìn)行測試和運行，針對項目調(diào)整為了所有合適的參數(shù)之后，BQstudio可以導(dǎo)出所有的配置信息至文件中，在另一臺電腦上使用時可一鍵導(dǎo)入所有配置文件。由于阻抗跟蹤算法會在IC運行中實時更新電池阻抗，壽命等信息，所以BQstudio也允許在IC運行過程中實時導(dǎo)出配置文件

進(jìn)入Data Memory界面，點擊右上角的Export，指定文件夾便可導(dǎo)出當(dāng)前的配置文件。Auto Export可以自動導(dǎo)出充放電過程中的實時配置。Export Defaults則是導(dǎo)出BQstudiio默認(rèn)的配置。

點擊Import下拉選項，有四個選項可以選擇：

Import Default：導(dǎo)入BQstudio默認(rèn)的配置文件

Import From File：導(dǎo)入指定配置文件中的參數(shù)

Import Default （Advanced）：導(dǎo)入默認(rèn)的配置文件的基礎(chǔ)上，可以選擇是否直接寫入電量計IC， 選擇Configure Selection允許設(shè)置BQstudio僅導(dǎo)入指定類型的配置數(shù)據(jù)，參考下圖

Import From File （Advanced）：同上，可選擇導(dǎo)入指定文件中某些參數(shù)。

2.7，指令和高級指令

BQstudio主界面右側(cè)列出了IC所支持的集成指令，集成指令會自動修改多個寄存器參數(shù)從而實現(xiàn)特定的功能。點擊指令之后，會在下方顯示出指令運行的記錄以及返回的結(jié)果。

集成的指令功能可以在技術(shù)參考手冊 （Technical Reference Manual） 中找到。

我們可以通過高級指令 （Advanced Command） 對寄存器或Data Memory 進(jìn)行讀取和寫入。在高級指令頁面中我們需要在最上方填寫在儀表盤讀到的I2C通訊地址，第二行填寫具體寄存器的地址，寄存器地址可以在技術(shù)參考手冊 （Technical Reference Manual） 中查找，第三行填寫需要寫入的數(shù)據(jù)，第四行填寫需要從寄存器開始地址寫入的字節(jié)數(shù)。然后點擊右側(cè)的寫入/讀取，具體操作如下：

2.8，化學(xué)ID選擇

TI的化學(xué)ID庫提供了5000+不同種類電芯的電化學(xué)特性曲線，若您需要對電芯進(jìn)行ChemID定制，以獲得更好的精確度，請聯(lián)系TI支持團(tuán)隊。同時BQstudio也提供了電芯曲線 匹配功能，詳見3.1， 3.2， 3.3。

若您是在TI定制了化學(xué)ID，可以點擊Chemistry ID選項欄進(jìn)行重新排序，若您的ID無法找到，請勾選點擊左上角的“include chemistry IDs that do not support Turbo Mode 2”再進(jìn)行查找。

2.9，其他

對于生成量產(chǎn)文件的 Golden Image，TI提供了多種文件類型以供量產(chǎn)

總的來說以.fs結(jié)尾的文件都是flash stream文件，不同文件區(qū)別如下：

.SREC/SENC file：是舊版本的摩托羅拉HEX文件，固件文件以十六進(jìn)制格式儲存在flash內(nèi)存中，同時也包含電量計配置文件信息以及完整的Golden Image。

.gm.fs：文件僅適用基于ROM based的電量計

.bq.fs：文件適用于flash based的電量計，它包含所有升級固件的指令，升級程序會在電量計中被執(zhí)行，因此此格式的文件具有更新固件的能力。如果TI提供了一個.bq.fs文件，那該文件將會被用于電量計的固件更新。此文件也包含了一個完整的Golden Image。

.df.fs：是data flash flash stream文件的縮寫，僅包含data flash信息，可以進(jìn)行更快速的編程。

.ot.fs：是One Time programming文件的縮寫，適用于單次編程 （OTP） 的電量計，包含了所有用于編程OTP電量計的指令，當(dāng)電量計上電的時候所有指令會被拷貝至RAM內(nèi)存中。

2.10，注意事項

若電量計運行期間出現(xiàn)了未知的問題，請謹(jǐn)慎將電量計中的固件信息以文件的形式導(dǎo)出，這樣操作將會導(dǎo)致電量計重置，電量計出現(xiàn)的問題和現(xiàn)象可能會消失。

某些電量計提供I2C轉(zhuǎn)HDQ的功能，請謹(jǐn)慎使用這一功能，因為轉(zhuǎn)變是永久生效的。

3，其他相關(guān)功能介紹

TI擁有許多輔助電量計開發(fā)的工具，具體為以下幾種：

GPCCHEM：可以根據(jù)用戶提供的電流電壓溫度曲線在TI 化學(xué)ID庫中匹配最佳的化學(xué)ID。

GPCRA0：可以對常溫的阻抗數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化

GPCRB：可以對低溫的阻抗數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化

GPCCEDV：可以處理CEDV電量計的充放電數(shù)據(jù)，優(yōu)化CEDV參數(shù)。

GPCCHEMUpdater：用于更新TI化學(xué)ID庫

3.1，GPCCHEM

BQstudio提供了便捷的功能供用戶生成用于匹配ChemID的文件：

圖20：GPCPackager 界面

GPCPackager界面可以為用戶生成用于GPCCHEM，GPCRA，GPCRB的文件

首先在第一欄我們選擇需要進(jìn)行優(yōu)化的選項，從上至下分別為GPCCHEM，GPCRA，GPCRB，以GPCCHEM舉例，首先我們需要擁有對電芯進(jìn)行充放電測試的.log數(shù)據(jù)，注意這個.log數(shù)據(jù)文件必須是使用BQstudio導(dǎo)出的，然后我們需要選擇文件導(dǎo)出的文件夾，注意導(dǎo)出的文件夾必須保證是空的，否則導(dǎo)出失敗。此步驟完成后，點擊Load Files，下方的信息會更新：

圖21：GPCPackager 界面2

此時我們填寫電芯串?dāng)?shù)，點擊下方的Generate Package，用于GPCCHEM匹配的文件就自動生成了。將生產(chǎn)的壓縮包文件上傳至TI官網(wǎng)：https://www.ti.com/tool/GPCCHEM？keyMatch=GPCCHEM&tisearch=Search-EN-everything&usecase=GPN

等待幾分鐘郵件就會收到匹配信息。生成用于GPCRA，GPCRB的文件同理。

3.2，GPCCHEMUpdater

TI會定期更新化學(xué)ID庫中的化學(xué)ID號，請在http://www.ti.com/tool/download/GASGAUGECHEM-SW下載：

圖22：TI官網(wǎng)GPCCHEMUpdater

TI官網(wǎng)中提供了兩種文件用于更新化學(xué)ID庫，第一個適用于EVSW，第二個用于BQstudio，下載之后請解壓縮，并將所有文件拷貝到BQstudio根目錄中 …/BatteryManagementStudio/Chemistry/ 文件夾中。

4，總結(jié)

本文以BQ27Z561為例詳細(xì)介紹了如何使用BQstudio進(jìn)行電量計開發(fā)，使用手冊以及注意事項。文章中提到的注意事項都是通過用戶報告以及生產(chǎn)應(yīng)用中實際發(fā)生過的經(jīng)歷總結(jié)而來，對于電量計開發(fā)具有通用的參考性。車規(guī)級的Monitor因為.bqz文件稍有不同，某些視窗中的結(jié)構(gòu)和格式可能有細(xì)微差異，用戶仍可以參考此文進(jìn)行開發(fā)和測試。

5，參考文檔

EV2400 Evaluation Module Interface Board User’s Guide. （Rev.D）， http://www.ti.com/lit/pdf/sluu446d

審核編輯：金巧