电池管理及监控设计

1. 前言

　　随着信息技术的飞速发展，移动终端设备如手机、PDA、掌上电脑等产品正越来越多地得到广泛使用。加上目前移动终端设备的处理器性能不断提高、无线应用程序不断增加、图形功能越来越先进。功能上的增加，导致了移动终端产品的功耗越来越大；因此，对电池的提出了更高的性能要求，尤其体现在电池的管理方面，其中包括电池的充电管理和电池的监控，这是嵌入式产品开发中必须考虑的问题。

2. 电池管理芯片介绍

2.1. 电池充电管理芯片bq24032A

　　电池管理芯片bq24032A支持USB充电和AC充电方式。通过bq24032A对电池进行充电。此芯片提供整个系统的电源输出。其中电池管理芯片bq24032A 的VBAT接于电池监控芯片bq26220的VBAT引脚。PSEL为电源选择端口，可以用于选择由那种输入电源作为主输入电源（USB或AC）。如果主输入电源不可用，系统将自动采用第二种输入电源进行输入，电池输入作为最后的选择，当USB或AC电源不存在时才选择使用电池作为供电源。PSEL被设置为低时，USB被选择为主输入[1]。下图1为电池管理芯片bq24032A及其外围电路图：

图1 电池管理芯片bq24032A及其外围电路图

2.2. 电池监控芯片bq26220

　　bq26220芯片是先进的电池设备监控模块，它可精确地测量充电和放电电流，并支持所有管理电池容量的必要功能，这个芯片可用于手持电话、PDA、和另外的便携式产品中。bq26220芯片和主控制器一起执行电池的管理功能，主控制器负责将bq26220的数据传送到终端用户电源管理系统中和接收相应的数据。这个模块提供64比特通用闪存，8比特的ID ROM，和32比特的RAM存储空间。这些非易失的存储空间能够保存电池的监控信息或关键的电池参数。

　　其中，BAT为电池电压检测输入端口，这个引脚被用于检测和测量电池的电压值。HDQ为单线HDQ接口，是一个单线串行通信接口，它是双向输入的，负责将寄存器的信息传递给主控制器，并接收主控制器的信息到寄存器中，电池监控芯片bq26220 的HDQ端口接于PXA272处理器的GPIO119端口[2]。下图2为bq26220芯片原理模块图：

图2 bq26220芯片原理模块图

3. 电池驱动模型和驱动初始化过程

　　Windows CE中包含的样本设备驱动程序分为两种类型：单片驱动程序（Monolithic device driver）和分层驱动程序（Layered Device driver）。采用分层开发模式可以降低开发难度，缩短开发周期，在电池驱动开发中使用分层驱动开发模式。

分层驱动程序由两个独立的层组成：上层是模型设备驱动程序（MDD），下层是依赖平台的驱动程序（PDD）。设备驱动程序服务器提供的接口（DDSI）是在PDD中实现的函数集，并由MDD调用。由于微软提供了所有与MDD模块相关的源代码，所以对这部分不用做任何改动，只需将自己的PDD模块与MDD模块链结成一个公用库即可[3]。MDD通过IoCTLS调用PDD中的特定函数来访问硬件的具体特性。

Windows CE电池驱动要求的MDD函数包括：

Init、Deinit、Open、Close、Read、Write、Seek、PowerDown、PowerUp、IOControl。

Windows CE电池驱动要求的PDD函数包括：

BatteryPDDInitialize、BatteryPDDDeinitialize、BatteryPDDGetStatus、BatteryPDDGetLevels、
BatteryPDDSupportsChangeNotification、BatteryPDDPowerHandler、 BatteryPDDResume。

电池驱动初始化过程

在系统上电自检成功后，上层调用电池驱动入口函数，进行电池驱动初始化工作：

(1)判断是否已经进行中断事件初始化，如果没有初始化，则进行下面的操作，如果已经进行了一次初始化，则关闭事件句柄。
(2)初始化电池全局变量。
(3)如果中断事件成功，则调用ResumeThreadProc创建电池线程。在线程的主调函数中，设置电池线程的优先级，然后在循环中等待中断事件。
(4)调用PDD层的初始化函数BatteryPDDInitialize；在PDD层中，为GPIO寄存器和电源管理寄存器开辟两段虚拟内存。
(5)初始化AC97的寄存器。
(6)初始化存放电池电量值的环形缓冲区。
(7)调用BatteryAPIGetSystemPowerStatusEx2函数更新电池电量结构体PSYSTEM POWERSTATUS_ EX2中的数据。

4. BatteryAPIGetSystemPowerStatusEx函数

　　BatteryAPIGetSystemPowerStatusEx函数主要获取系统电源状态值。在执行过程中是通过调用BatteryAPIGetSystemPowerStatusEx2函数来完成的。而BatteryAPIGetSystemPowerStatusEx2函数调用 BatteryPDDGetStatus函数以获取电池状态信息，BatteryPDDGetStatus函数通过调用GetMainBatteryVoltage获取主电池电压值，通过调用GetPowerDevStatus获取电池设备状态，并获取剩余电量的比例值。下图3为BatteryAPIGetSystemPo