stm32 + RN8209C单相计量芯片使用心得

RN8209C单相计量芯片使用心得

由于项目需求，最近使用了一下RN8209C单相电量计量芯片，用STM32读取外接用电器的有效功率。第一次接触肯定是看技术手册。
RN8209C技术手册V1.5
单相计量芯片应用笔记
手册中有电路设计方案，寄存器使用介绍。
下面直接上干货，由于我负责编写驱动程序，所以电路设计就不说了，按官方给的方案就行。

1. STM32 UART配置
   RN8209C只支持串口通信，不支持SPI。注意需要把UART配置为9位，一位停止位，偶校验。固定波特率4800。

//GPIO端口设置
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);//GPIOA时钟
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2, ENABLE);//使能USART2
    //USART2_TX  GPIOA.2
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;   //PA.2
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;   //频率50M
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;     //复用推挽输出
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);      //初始化GPIOA.2
    //USART2_RX  GPIOA.3
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;//PA3
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空输入
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.3
    
    //USART2初始化配置
    USART_InitStructure.USART_BaudRate = 4800;//波特率4800
    USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_9b;//数据9位，偶校验算一位
    USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//一位停止位
    USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_Even;//偶校验
    USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//无硬件数据流控制
    USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;	//收发模式
    USART_Init(USART2, &USART_InitStructure); //初始化UART2
    
    //USART2 NVIC初始化
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART2_IRQn;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;//抢占优先级
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;//子优先级
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;//IRQ通道使能
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
    
    USART_ITConfig(USART2, USART_IT_RXNE, ENABLE);//开启接收中断,RXNE读寄存器非空
    USART_ITConfig(USART2, USART_IT_IDLE, ENABLE);//使能接收一帧数据中断
    USART_ITConfig(USART2, USART_IT_TC, ENABLE);//开启发送中断,TC发送完成
    USART_Cmd(USART2, ENABLE);//使能串口2

2. RN8209C复位
   RN8209C支持两只复位方式，一种是发送复位命令复位，另一种是拉低复位引脚25ms以上，复位引脚复用它的串口接收(RX)口，所以拉低STM32的TX端口25ms，然后拉高20ms，完成复位。上电执行复位时，先复位再初始化串口。

	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);//使能GPIOA时钟
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;//GPIOA.2
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;   //频率50M
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;//推挽输出
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.2
    GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2);//RN8209C复位引脚拉低
    g_IRn8209C.Delay_ms(25);//延时25mm  
    GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2);//RN8209C复位引脚拉高,复位结束  
    g_IRn8209C.Delay_ms(20);

3. RN8209C写操作
   写操作就是给它相应的寄存器里发送值，用串口发送一帧数据包括 寄存器地址，数据，校验码。校验码如何算手册中有，这里就不啰嗦了。
   注意：
   (1)发送时高字节在前，低字节再后，写操作最高字节最高位为1，即寄存器地址|0x80;
   (2)写操作前必须先发送写使能命令 EA E5 30，EA是地址，E5是命令，30是校验码
   (3)使用前可以先测试一下芯片和MCU是否通信正常，发送 0X7F，如果收到
   “82 09 00 F5” 说明通信正常。

4. 写校表参数
   校表参数的计算我就不说了，手册和笔记中有，如果你和我一样没有标准校表平台，需要的数据又不需要特别精确，可以用一块电子计量插座读出此时外部用电器的功率Pa，然后读出此时芯片功率寄存器中的值Pb，计算出Kp=Pa/Pb;（Kp可多次测量求平均值），下次直接用寄存器的值乘Kp就是功率有效值。
   校表参数写之前先写使能，等待使能命令发送完成后逐一发送要写的命令，而且必须等待前一个发送完成才能发送后一个，此处我用的是发送中断，发送完成后置标志位，while等待，如果标志位置位则继续发送下一个（备注：我用延时不行，可能延时不准确，两帧数据间的间隔有要求）

u8 Temp_wreg[1] = {0xE5}; //写使能     0xEA
         g_IRn8209C.RN_Write(0xEA, Temp_wreg, 1); 

         //g_IRn8209C.RN_Read(0x7F, NULL, 0);//通讯测试命令,RN8209回复 82 09 00 F5           
         u8 Temp_syscon[2] = {0x55, 0x16};//SYSCON 电流通道B开启，电流A,B,电压增益为2倍      0x00
         g_IRn8209C.RN_Write(0x00, Temp_syscon, 2);
         
         u8 Temp_emucon[2] = {0x03, 0x28};//正反累加，无负
         g_IRn8209C.RN_Write(0x01, Temp_emucon, 2);
         
         u8 Temp_emucon2[2] = {0xC0, 0x00};//更新速度13.982hz
         g_IRn8209C.RN_Write(0x17, Temp_emucon2, 2);
         
         u8 Temp_hfconst[2] = {0xC1, 0xA7};//HFConst
         g_IRn8209C.RN_Write(0x02, Temp_hfconst, 2);
         
         u8 Temp_gpqa[2] = {0x7B, 0xFE};
         g_IRn8209C.RN_Write(0x05, Temp_gpqa, 2);
         
         u8 Temp_gpqb[2] = {0x7B, 0xFE};
         g_IRn8209C.RN_Write(0x06, Temp_gpqb, 2);
         
         u8 Temp_phsa[1] = {0x06};//0x06
         g_IRn8209C.RN_Write(0x07, Temp_phsa, 1);
         
         u8 Temp_phsb[1] = {0x06};//0x06
         g_IRn8209C.RN_Write(0x08, Temp_phsb, 1);
         
         u8 Temp_aposa[2] = {0xF1, 0x0A};//APOSA有功offset
         g_IRn8209C.RN_Write(0x0A, Temp_aposa, 2);
         
         u8 Temp_aposb[2] = {0xF1, 0x0A};//APOSB有功offset
         g_IRn8209C.RN_Write(0x0B, Temp_aposb, 2);
         
         u8 Temp_iarmsos[2] = {0xA4, 0xEB};//IARMSOS有效offset
         g_IRn8209C.RN_Write(0x0E, Temp_iarmsos, 2);
                          
         u8 Temp_disw[1] = {0xDC};//写保护
         g_IRn8209C.RN_Write(0xEA, Temp_disw, 1);

//发送完成while检测
  g_IRn8209C.RN_Send();
  while(!g_IRn8209C.SendFinsh);

5. 读数据
   读数据比较简单，只需要发送要读寄存器的地址即可

这些坑你们也可能遇到

我驱这个芯片的时候遇到了很多坑，而且网上关于这芯片的资料太少了，基本上都出自一处。如果你们遇到和我一样的问题那你就很幸运了，这些问题我都解决了。
一、读出的功率值为负数，即最高位为1，手册上说如果读到为负需要舍去…，如果你的电路已经确定了，你也不想再改电路的话那就和我一样用程序解决。
经过我的“大数据“分析，我发现即便是负数它也是线性变化的，只是因为采样电流的方向反了，我们只需要按照补码转原码的方式求出原码即可，然后按照我第4点中的方法求出Kp和功率即可。
二、能读出数据但是就是写不进去，连写使能命令都写不进去，如果你也遇到这个问题，请按如下步骤检查。
1、最高位是否置1
2、请先检查你的写命令的函数，因为读操作只需要发送一字节数据，而写操作至少需要发送三字节，检查串口发送的时候是否出现漏字节，重复发送或多发的问题，串口发送一定要及时清空标志位。
3、发送的每一帧数据之间是否等待了发送完成，建议不要用延时，用while堵塞检测是否发送完成。
4、校验码计算是否正确
5、串口配置是否正确，波特率，偶校验，停止位，9位数据
6、如果你检测到还是不能写操作那建议你换芯片喽。
三、如果你需要连续读取有效值，但是发现读出的值不正确，抖动很大，那么请你这样操作。
1、连续读取的周期必须大于有效值的更新周期，13.982hz下周期为71.5ms，3.495hz下周期为286ms，所以必须等更新完成再读。
2、每次读操作前都进行一次校表参数配置，并且读0X2D寄存器的值看校表是否完成，有效值是否能用。

我的心得总结完了，希望能给你们带来一丝的帮助，如果里面说的没有你遇到的 问题，手册中也没有介绍到，你可以留言我们共同探讨，如果我这篇文章对你有帮助请支持我一下，谢谢，祝你早日解决BUG