查看“3002 21700 5V3A树莓派专用电源模块”的源代码

== '''关键词''' ==
树莓派4B、Raspberry Pi、21700动力电池、5V2A、5V3A、5V4A、交互串口、串口命令、边充边放、实时电压检测

== '''一、简介''' ==
21700电源模块专为树莓派设计，可通过顶针或者USB口对树莓派进行供电。板上分为两个区域，左侧为典型的充电宝设计，充电和放电同口，也就是接入外部电源即可对电池进行充电，接入用电设备即可对外供电，充电可达2.8A，放电可达5V2A。右侧区域为电池升压电路，具备一个电源总开关，可通过镀金顶针为树莓派供电，另外还具备两路USB-A口对其它外设供电，同时还可以通过串口查看电池信息。电池电路支持边冲边放，具备充电的过充保护，过热保护和放电的过热保护、过流保护、欠压保护、短路保护。实测顶针版接树莓派4B播放1080P视频的续航测试可达10小时。

== '''二、硬件资源''' ==

=== 1. 硬件特征 ===
*适用于Raspberry Pi系列主板，5V2A和5V4A两路相互独立的双输出接口；

*5V2A端，提供三种类型的接插件（USB-C，USB-A，micro USB)，并支持同进同出，即输入5V进入充电模式，接入用电设备变成放电模式；
*5V2A USB-A口支持给iphone充电，支持给安卓充电；
*5V4A稳定输出，UPS不间断电源，且有双USB大电流接口，共享4A电流，也可以用顶针供电；

*一路输出开关和一路输出控制按键，可用于控制两路USB-A口；

*板载4盏电量指示灯；
*一个电量指示按键，用于查看电量指示；

*一个电源指示灯；
*顶针版用串口顶针；USB版本，板载串口插针，均用于串口交互；
*2节21700电池并联，容量10000mAH（MAX），也可只用一节电池；

*尺寸：85*56mm；高度38.6mm：从底部亚克力到板上铜柱；
*PCB板沉金工艺，无铅生产；PCB板通过UL和ROHS认证，防火等级94V-0。

=== 2. 产品特点 ===
*MCU用于电源管理，并支持串口输出，用于提示电池电压和输出电压；

*两路MOSFET用于输出控制，支持低电压关闭输出，支持手动或串口命令关闭/打开输出；

*充电头(输入)检测功能。

=== 3. 串口输出特征 ===
*自动上报电池电压和输出端电压，上位机系统可据此估算系统续航时间并提前做好数据保护。上报间隔可通过命令设置，默认间隔为2秒；

*自动点亮电量指示LED，方便观察，可通过命令设置点亮间隔，默认为1分钟；

*可设置电池低电压保护阈值，默认为3V关闭输出；

*可查询系统上电总时长；

*可通过命令关闭/打开两路输出；

*可设置按键用于控制其中一路输出或者两路输出。

:注意：不支持电流采样。

http://www.mcuzone.com/wiki/3002_21700_Power_Supply/3002_21700_Power_Supply_01.jpg

背面：

http://www.mcuzone.com/wiki/3002_21700_Power_Supply/3002_21700_Power_Supply_02.jpg

串口线用于数据传输，连接如下图所示：

http://www.mcuzone.com/wiki/3002_21700_Power_Supply/3002_21700_Power_Supply_06.jpg

=== 4.电池说明 ===
本产品使用两节21700动力锂电池并联提供电源，可提供长时间续航，可靠放电能力达10A以上，确保5V2A加5V4A足功率双输出。采用开关模式充电，所以即便充电电流达到2.8A，芯片和电池也不会出现过热保护情况。建议采用5V2.5A以上的适配器充电；如果适配器达不到2.5A的输出能力，可能会导致充电时充电头保护(充不进)甚至损坏。

电池极性说明：

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电池安装说明：

http://www.mcuzone.com/wiki/3002_21700_Power_Supply/3002_21700_Power_Supply_08.jpg

21700电池能量巨大，请千万看清楚方向再放入电池座。一旦插反很可能会冒烟起火甚至爆炸，为了大家安全着想，请仔细核对，非必要请勿插拔！

对于因电池接反导致的任何风险我们概不承担，请小心使用；且因电池接反导致的器件损坏不在保修范围内。

因用户自备的电源适配器充电，导致电池炸了或器件损坏，概不保修，请用优质正品电源，或从我司采购。

本产品支持大功率双输出，一路为5V2A，常开输出；一路为大功率输出，可提供5V4A以上输出能力，输出由开关控制。可支持树莓派、4G模块、舵机、雷达模组等同时工作。

http://www.mcuzone.com/wiki/3002_21700_Power_Supply/3002_21700_Power_Supply_12.jpg

==== 5. 电量指示与输出控制 ====
可通过电量检测按键查看剩余电量：

http://www.mcuzone.com/wiki/3002_21700_Power_Supply/3002_21700_Power_Supply_13.jpg

可通过输出控制按键控制USB1或者USB2输出：

http://www.mcuzone.com/wiki/3002_21700_Power_Supply/3002_21700_Power_Supply_14.jpg

当设置为该按键控制USB1输出时（默认设置），上电后USB1输出默认打开，长按该按键1秒左右关闭USB1输出，1号USB-A口附近的LED关闭，释放后再按1秒左右即可打开USB1输出，同时LED亮起。

当设置为该按键控制USB2输出时（可以使用串口命令或者软件修改，后面会详细讲解），上电后USB2输出默认打开，长按该按键1秒左右关闭USB2输出，2号USB-A口附近的LED关闭，释放后再按1秒左右即可打开USB2输出，同时LED亮起。

== '''三、串口交互（树莓派OS）''' ==
此操作基于树莓派OS版本为：2024-10-22-raspios-bookworm-armhf.img.xz

树莓派OS下载地址：

https://www.raspberrypi.com/software/operating-systems/#raspberry-pi-os-64-bit

=== 3.1 配置树莓派OS ===
左上角树莓派标志—Preferences—Raspberry Pi Configuration—Interfaces

将Serial Port打开，Serial Console关闭，如图所示：

http://www.mcuzone.com/wiki/3002_21700_Power_Supply/3002_21700_Power_Supply_19.jpg

这样就完成了串口配置。

=== 3.2 查看电源实时参数 ===
使用串口命令进行交互，串口软件可以使用minicom或者CuteCom，安装命令如下：

<code>sudo apt install minicom</code>

<code>sudo apt install cutecom</code>

在树莓派OS下，交互串口为ttyS0（注意，S为大写）。

==== 3.2.1 使用minicom软件 ====
打开树莓派终端，运行minicom：

<code>sudo minicom -D /dev/ttyS0</code>

即可看到交互信息：

http://www.mcuzone.com/wiki/3002_21700_Power_Supply/3002_21700_Power_Supply_15.jpg

DCINPUT：直流输入电压

OUTPUT1：输出电压1

OUTPUT2：输出电压2

BATTERY：电池电压

==== 3.2.2 使用CuteCom软件 ====
运行CuteCom软件，打开ttyS0串口，在输出窗口中查看交互信息：

http://www.mcuzone.com/wiki/3002_21700_Power_Supply/3002_21700_Power_Supply_16.jpg

=== 3.3 运行电源系统控制命令 ===
运行CuteCom软件，打开ttyS0串口，在输入（Input）窗口中输入命令，在输出窗口中查看相应的返回信息。

如<code>ATE</code>表示查询系统总运行时长：

http://www.mcuzone.com/wiki/3002_21700_Power_Supply/3002_21700_Power_Supply_17.jpg

<code>AV3.1E</code>表示电池电压低于3.0V时关闭电源输出：

http://www.mcuzone.com/wiki/3002_21700_Power_Supply/3002_21700_Power_Supply_18.jpg

常用控制命令列表：
{| class="wikitable"
| colspan="3" |串口参数：3.3V TTL电平；波特率:115200；数据位：8；校验位：无；停止位：1
|-
|命令
|命令功能
|说明
|-
|AL<设置值>E
|设置电量指示灯显示间隔
|单位：min，初始值为1，支持小数点后1位，如AL5.2E，表示5.2*60=312秒（不建议设置过短，电量指示灯会持续点亮4s，过短的间隔会导致常亮）
|-
|AV<设置值>E
|设置电源输出关闭阈值
|单位：V，初始值为3.0V，确保稳定，支持小数点后1位，建议设置范围2.8-3.5V，如AV3.0E表示电池电压低于3.0V时关闭电源输出
|-
|ATE
|查询系统总运行时长
|内容格式：*天:*时:*分:*秒
|-
|AU<设置值>E
|设置串口电压数据接收间隔
|单位:s，初始值为2，不支持小数。如AU3E，表示串口每隔3秒发送一次电压数据
|-
|AB1E
|设置按键开关控制USB1电源输出
|
|-
|AB2E
|设置按键开关控制USB2电源输出
|
|-
|AO1FE
|串口控制关闭USB1电源输出
|
|-
|AO2FE
|串口控制关闭USB2电源输出
|
|-
|AO1OE
|串口控制打开USB1电源输出
|
|-
|AO2OE
|串口控制打开USB2电源输出
|
|-
| colspan="3" |补充：命令生效返回“SET OK”信息，命令错误返回“Error Command”信息
|}

== '''四、串口交互（Ubuntu系统）''' ==
此操作基于Ubuntu系统版本为：ubuntu-24.10-preinstalled-desktop-arm64+raspi.img.xz

Ubuntu系统下载地址：

https://ubuntu.com/download/raspberry-pi

=== 4.1 设置配置 ===
修改Ubuntu系统的配置：

<code>sudo nano /boot/firmware/cmdline.txt</code>

http://www.mcuzone.com/wiki/3002_21700_Power_Supply/3002_21700_Power_Supply_20.jpg

删除红框中的文字，然后保存退出：

<code>console=tty1</code>

http://www.mcuzone.com/wiki/3002_21700_Power_Supply/3002_21700_Power_Supply_21.jpg

<code>sudo nano /boot/firmware/config.txt</code>

http://www.mcuzone.com/wiki/3002_21700_Power_Supply/3002_21700_Power_Supply_22.jpg

添加红框中的文字，然后保存退出：

<code>enable_uart=1</code>

http://www.mcuzone.com/wiki/3002_21700_Power_Supply/3002_21700_Power_Supply_23.jpg

修改完毕后重启系统。

=== 4.2 查看电源实时参数 ===
串口软件可以使用minicom或者CuteCom，安装命令如下：

<code>sudo apt install minicom</code>

<code>sudo apt install cutecom</code>

在Ubuntu系统下，交互串口为ttyS0（注意，S为大写）。

==== 4.2.1 使用minicom软件 ====
打开Ubuntu系统终端，运行minicom：

<code>sudo minicom -D /dev/ttyS0</code>

即可看到交互信息：

http://www.mcuzone.com/wiki/3002_21700_Power_Supply/3002_21700_Power_Supply_24.jpg

==== 4.2.2 使用CuteCom软件 ====
运行CuteCom软件，打开ttyS0串口，在输出窗口中查看交互信息：

<code>sudo cutecom</code>

http://www.mcuzone.com/wiki/3002_21700_Power_Supply/3002_21700_Power_Supply_25.jpg

== '''五、充放电数据''' ==
'''''<big>注意：本节测试数据均为本公司实测得到，仅代表当次测试结果，仅供参考，不代表产品最终数据。</big>'''''

'''充电测试：'''

初始充电电流为0.38A，电池电压达到3V后开始大电流充电，充电电流最高为2.8A，充满需要3h44min。

2A充电时，完全充满需要4h28min。

'''放电测试：'''
{| class="wikitable"
|放电电流
|放电时间
|-
|5V1A
|6h30min
|-
|5V2A
|3h15min
|-
|5V3A
|1h58min
|-
|5V4A
|1h24min
|-
|5V5A
|55min
|}

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