#!/usr/bin/env python3 # -*- coding: utf-8 -*- """ 电源管理模块（INA226） 提供电压、电流监测和充电状态检测 """ import config from logger_manager import logger_manager from maix import time as maix_time _INA226_PRESENT = None def _ina226_ready() -> bool: """ 是否允许访问 INA226。 重要： - 这里刻意不做任何 I2C 探测/读写。 - 经验上，在 INA226 未供电/未响应时，I2C 的 readfrom_mem 可能直接触发底层崩溃（SIGSEGV），try/except 无法拦截。 - 因此只在开机 init_ina226() 成功后才允许后续读电压/电流。 """ return bool(getattr(config, "INA226_ENABLE", True)) and (_INA226_PRESENT is True) def write_register(reg, value): """写入INA226寄存器""" from hardware import hardware_manager logger = logger_manager.logger data = [(value >> 8) & 0xFF, value & 0xFF] # 某些底层驱动在失败时只打印 “write failed” 并返回 -1，而不是抛异常； # 为避免误判“初始化成功”导致后续 readfrom_mem SIGSEGV，这里把失败显式转成异常。 ret = hardware_manager.bus.writeto_mem(config.INA226_ADDR, reg, bytes(data)) if isinstance(ret, int) and ret < 0: if logger: logger.error(f"[INA226] writeto_mem 失败: addr=0x{config.INA226_ADDR:02X} reg=0x{reg:02X} ret={ret}") raise OSError(ret) def read_register(reg): """读取INA226寄存器""" from hardware import hardware_manager data = hardware_manager.bus.readfrom_mem(config.INA226_ADDR, reg, 2) return (data[0] << 8) | data[1] def init_ina226(): """初始化 INA226 芯片：配置模式 + 校准值""" global _INA226_PRESENT logger = logger_manager.logger if not getattr(config, "INA226_ENABLE", True): if logger: logger.info("[INA226] INA226_ENABLE=False，跳过初始化与 I2C 探测") # 显式标记不可用，避免后续误读 _INA226_PRESENT = False return False try: # 仅通过“写寄存器成功”来判定可用，避免额外的读操作触发底层崩溃 write_register(config.REG_CONFIGURATION, 0x4527) write_register(config.REG_CALIBRATION, config.CALIBRATION_VALUE) _INA226_PRESENT = True return True except Exception as e: _INA226_PRESENT = False if logger: logger.error(f"[INA226] 初始化失败：{e}") return False def get_bus_voltage(): """读取总线电压（单位：V）。未探测到 INA226 或读失败时返回 0.0（上报用，避免 null）。""" logger = logger_manager.logger if not _ina226_ready(): return 0.0 try: raw = read_register(config.REG_BUS_VOLTAGE) return raw * 1.25 / 1000 except Exception as e: if logger: logger.error(f"[INA226] 读取电压失败：{e}") return 0.0 def get_current(): """ 读取电流（单位：mA） 正数表示充电，负数表示放电 INA226 电流计算公式： Current = (Current Register Value) × Current_LSB Current_LSB = 0.001 × CALIBRATION_VALUE / 4096 """ try: if not _ina226_ready(): return 0.0 raw = read_register(config.REG_CURRENT) # INA226 电流寄存器是16位有符号整数 # 最高位是符号位：0=正（充电），1=负（放电） # 计算 Current_LSB（根据 CALIBRATION_VALUE） current_lsb = 0.001 * config.CALIBRATION_VALUE / 4096 # 单位：A # 处理有符号数：如果最高位为1，转换为负数 if raw & 0x8000: # 最高位为1，表示负数（放电） signed_raw = raw - 0x10000 # 转换为有符号整数 else: # 最高位为0，表示正数（充电） signed_raw = raw # 转换为毫安 current_ma = signed_raw * current_lsb * 1000 return current_ma except Exception as e: logger = logger_manager.logger if logger: logger.error(f"[INA226] 读取电流失败: {e}") else: print(f"[INA226] 读取电流失败: {e}") return 0.0 def is_charging(threshold_ma=10.0): """ 检测是否在充电（通过电流方向判断） Args: threshold_ma: 电流阈值（毫安），超过此值认为在充电，默认10mA Returns: True: 正在充电 False: 未充电或读取失败 """ try: current = get_current() is_charge = current > threshold_ma return is_charge except Exception as e: logger = logger_manager.logger if logger: logger.error(f"[CHARGE] 检测充电状态失败: {e}") else: print(f"[CHARGE] 检测充电状态失败: {e}") return False def voltage_to_percent(voltage): """ 根据电压估算电池百分比（高密度查表插值 + 滤波）。 - 电压先做 5 点移动平均（抑制瞬时抖动） - SOC 再做一阶低通（抑制“跳电量”） 注意： - 该方法仍是“开路电压→SOC”的近似；负载较大/瞬时大电流时电压会下沉，SOC 会偏低。 - 滤波会带来滞后：电量变化会更平滑，但更新更慢。 """ if voltage is None: return 0 try: v = float(voltage) except Exception: return 0 if v <= 0: return 0 return int(int(_BATTERY_MONITOR.get_soc(v) * 10) / 10) # 截断而不是四舍五入 class BatteryMonitor: """ 电压→SOC 估算器（查表 + 线性插值 + 双重滤波）。 说明： - 表为单节锂电“静态电压”近似曲线；不同电池/温度/老化会有偏差。 - 这里不区分充电/放电曲线（滞后），主要用于“显示电量/粗略判断”。 """ def __init__(self, avg_window: int = 5, alpha: float = 0.2): # 电压-SOC对照表（电压从高到低） self.voltages = [ 4.20, 4.15, 4.10, 4.05, 4.00, 3.95, 3.90, 3.88, 3.85, 3.82, 3.80, 3.78, 3.75, 3.72, 3.70, 3.65, 3.60, 3.55, 3.50, 3.45, 3.40, 3.35, 3.30, 3.20, 2.50, ] self.socs = [ 100, 98, 95, 90, 85, 80, 75, 72, 68, 64, 60, 56, 52, 48, 44, 38, 32, 26, 20, 14, 10, 6, 3, 1, 0, ] self.avg_window = max(1, int(avg_window)) self.alpha = float(alpha) if alpha is not None else 0.2 if not (0.0 < self.alpha <= 1.0): self.alpha = 0.2 self.voltage_history = [] self.last_soc = 50.0 def _voltage_to_soc_raw(self, voltage: float) -> float: # 越界 if voltage >= self.voltages[0]: return 100.0 if voltage <= self.voltages[-1]: return 0.0 # 表是降序，二分查找 left, right = 0, len(self.voltages) - 1 while left <= right: mid = (left + right) // 2 vm = self.voltages[mid] if vm == voltage: return float(self.socs[mid]) elif vm < voltage: right = mid - 1 else: left = mid + 1 # 线性插值：right 在高电压侧，left 在低电压侧（降序表） # 例：voltages = [4.2,4.15,...]，则 v_high=voltages[right] >= voltage >= voltages[left]=v_low v_high, v_low = float(self.voltages[right]), float(self.voltages[left]) soc_high, soc_low = float(self.socs[right]), float(self.socs[left]) if abs(v_high - v_low) < 1e-9: return soc_low soc = soc_low + (voltage - v_low) * (soc_high - soc_low) / (v_high - v_low) return soc def get_soc(self, raw_voltage: float) -> float: # 1) 电压滤波（移动平均） self.voltage_history.append(float(raw_voltage)) if len(self.voltage_history) > self.avg_window: self.voltage_history.pop(0) voltage = sum(self.voltage_history) / float(len(self.voltage_history)) # 2) 查表插值 raw_soc = self._voltage_to_soc_raw(voltage) # 3) SOC 低通滤波 a = self.alpha self.last_soc = a * raw_soc + (1.0 - a) * float(self.last_soc) # clip if self.last_soc < 0.0: self.last_soc = 0.0 if self.last_soc > 100.0: self.last_soc = 100.0 return float(self.last_soc) # 模块级单例：保留历史，实现平滑（进程重启会重置） _BATTERY_MONITOR = BatteryMonitor( avg_window=int(getattr(config, "BATTERY_SOC_AVG_WINDOW", 5)), alpha=float(getattr(config, "BATTERY_SOC_LPF_ALPHA", 0.2)), )