3002 21700 5V3A树莓派专用电源模块：修订间差异

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== '''关键词''' ==
== '''关键词''' ==
树莓派5、树莓派4B、Raspberry Pi、21700、5V2A、5V4A、交互串口、串口命令、边充边放、实时检测
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''' ==
== '''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''' ==
== '''二、硬件资源''' ==


== '''三、测试平台''' ==
=== 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；
 
*顶针版具有串口顶针，USB版本具有板载串口插针，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。
 
http://www.mcuzone.com/wiki/3002_21700_Power_Supply/3002_21700_Power_Supply_31.jpg
 
=== 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。
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_32.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。
 
电池极性和安装说明：
 
http://www.mcuzone.com/wiki/3002_21700_Power_Supply/3002_21700_Power_Supply_33.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。
 
=== 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_34.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_35.jpg
 
=== 6. 双输出的应用 ===
本产品的一大特点是支持双输出：
 
一路为5V2A，常开输出；可以同时接3个外部设备，也可以边冲边放，即一进两出；不管同时接2路还是3路，均共享5V2A。
 
一路为5V4A大功率输出，具备顶针接口和2个USB-A接口；因此，若使用顶针版，此路输出口可同时接3个设备，共享5V4A。


=== 3.1 概述 ===
此应用最多可以同时接6个设备；若边冲边放，可同时接5个设备，可支持树莓派、4G模块、舵机、雷达模组等用同一个电源模块同时工作，解决供电问题。
本文档的硬件平台采用树莓派4B，系统采用树莓派OS。


树莓派OS的版本为2024-10-22-raspios-bookworm-armhf.img.xz，树莓派OS下载地址：
http://www.mcuzone.com/wiki/3002_21700_Power_Supply/3002_21700_Power_Supply_36.jpg
 
== '''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
https://www.raspberrypi.com/software/operating-systems/#raspberry-pi-os-64-bit


=== 3.2 从TF卡启动 ===
=== 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3.1V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
|}
-->
http://www.mcuzone.com/wiki/3002_21700_Power_Supply/3002_21700_Power_Supply_26.jpg
== '''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>


==== 3.2.1 使用树莓派镜像烧录器烧写 ====
http://www.mcuzone.com/wiki/3002_21700_Power_Supply/3002_21700_Power_Supply_22.jpg
首先在Windows端安装树莓派镜像烧录器，下载地址：https://www.raspberrypi.com/software/


安装完毕后将TF卡插入读卡器，读卡器插入PC的USB口，然后打开软件：
添加红框中的文字，然后保存退出：


Raspberry Pi Device：选择Raspberry Pi 4；
<code>enable_uart=1</code>


请选择需要写入的操作系统：选择Raspberry Pi OS(64-bit)，为从树莓派官网下载系统镜像烧写（需联网）；选择Use Custom，则需要自行选择硬盘上已经下载的系统镜像（无需联网）；
http://www.mcuzone.com/wiki/3002_21700_Power_Supply/3002_21700_Power_Supply_23.jpg


储存卡：选择所需烧入的TF卡（即插在PC的USB接口的卡）；
修改完毕后重启系统。


http://www.mcuzone.com/wiki/0005_MPS2242_2280/0005_MPS2242_2280_01.jpg
=== 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：


选择完毕后按“NEXT”，建议点击“编辑设置”，将一些参数预设置进烧写软件，之后在系统启动时就不必再次设置，便于使用。
<code>sudo apt install minicom</code>


http://www.mcuzone.com/wiki/0005_MPS2242_2280/0005_MPS2242_2280_02.jpg
<code>sudo apt install cutecom</code>


http://www.mcuzone.com/wiki/0005_MPS2242_2280/0005_MPS2242_2280_03.jpg
在Ubuntu系统下，交互串口为ttyS0（注意，S为大写）。


需要使用预设置的按“是”，不需要使用预设置的按“不”，进入下一页，点击“是”，就开始烧写及验证完整性，烧写完毕后按提示取下卡即可。
==== 4.2.1 使用minicom软件 ====
打开Ubuntu系统终端，运行minicom：


http://www.mcuzone.com/wiki/0005_MPS2242_2280/0005_MPS2242_2280_04.jpg
<code>sudo minicom -D /dev/ttyS0</code>


以上介绍的是烧写树莓派OS，烧写Ubuntu系统或也是用类似的操作，只是在“请选择需要写入的操作系统”时，需要选择Use Custom，然后选择预先下载的镜像即可。
即可看到交互信息：


==== 3.2.2 使用balenaEtcher烧写 ====
http://www.mcuzone.com/wiki/3002_21700_Power_Supply/3002_21700_Power_Supply_27.jpg
首先在Windows端安装balenaEtcher，下载地址：https://etcher.balena.io/#download-etcher


将TF卡插入读卡器，读卡器插入PC的USB口，然后打开软件：
==== 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：


从文件烧录：选择预先下载的树莓派OS或者Ubuntu系统镜像；
<code>sudo cutecom</code>


选择目标磁盘：选择所需烧入的TF卡（即插在PC的USB接口的卡）；
http://www.mcuzone.com/wiki/3002_21700_Power_Supply/3002_21700_Power_Supply_25.jpg


然后点击“现在烧录！”，就开始烧录了，等待烧录完毕即可。
== '''五、产品图片''' ==
http://www.mcuzone.com/wiki/3002_21700_Power_Supply/3002_21700_Power_Supply_28.jpg


http://www.mcuzone.com/wiki/0005_MPS2242_2280/0005_MPS2242_2280_05.jpg
http://www.mcuzone.com/wiki/3002_21700_Power_Supply/3002_21700_Power_Supply_29.jpg


==== 3.2.3 启动系统 ====
http://www.mcuzone.com/wiki/3002_21700_Power_Supply/3002_21700_Power_Supply_30.jpg<nowiki/>
将TF卡从读卡器中取下，塞进树莓派开发版的TF卡卡槽，上电后即可进入系统。


=== 3.3. 从eMMC启动 ===
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2024年11月22日 (五) 15:29的最新版本

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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；
  • 顶针版具有串口顶针，USB版本具有板载串口插针，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。

3002_21700_Power_Supply_31.jpg

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。

串口线用于数据传输，连接如下图所示：

3002_21700_Power_Supply_32.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。

电池极性和安装说明：

3002_21700_Power_Supply_33.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。

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：

3002_21700_Power_Supply_34.jpg

可通过输出控制按键控制USB1或者USB2输出：

3002_21700_Power_Supply_35.jpg

6. 双输出的应用

本产品的一大特点是支持双输出：

一路为5V2A，常开输出；可以同时接3个外部设备，也可以边冲边放，即一进两出；不管同时接2路还是3路，均共享5V2A。

一路为5V4A大功率输出，具备顶针接口和2个USB-A接口；因此，若使用顶针版，此路输出口可同时接3个设备，共享5V4A。

此应用最多可以同时接6个设备；若边冲边放，可同时接5个设备，可支持树莓派、4G模块、舵机、雷达模组等用同一个电源模块同时工作，解决供电问题。

3002_21700_Power_Supply_36.jpg

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：

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：

sudo apt install minicom

sudo apt install cutecom

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：

sudo minicom -D /dev/ttyS0

即可看到交互信息：

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：

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ATE表示查询系统总运行时长：

3002_21700_Power_Supply_17.jpg

AV3.1E表示电池电压低于3.1V时关闭电源输出：

3002_21700_Power_Supply_18.jpg

常用控制命令列表：

3002_21700_Power_Supply_26.jpg

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：

sudo nano /boot/firmware/cmdline.txt

3002_21700_Power_Supply_20.jpg

删除红框中的文字，然后保存退出：

console=tty1

3002_21700_Power_Supply_21.jpg

sudo nano /boot/firmware/config.txt

3002_21700_Power_Supply_22.jpg

添加红框中的文字，然后保存退出：

enable_uart=1

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：

sudo apt install minicom

sudo apt install cutecom

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：

sudo minicom -D /dev/ttyS0

即可看到交互信息：

3002_21700_Power_Supply_27.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：

sudo cutecom

3002_21700_Power_Supply_25.jpg

五、产品图片

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