Power Management HAT

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Power Management HAT

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基本信息 分类： 树莓派扩展板 功能： 电源管理控制板 {{{userDefinedInfo1}}}： {{{userdefinedvalue1}}} {{{userDefinedInfo2}}}： {{{userdefinedvalue2}}} {{{userDefinedInfo3}}}： {{{userdefinedvalue3}}} {{{userDefinedInfo4}}}： {{{userdefinedvalue4}}} {{{userDefinedInfo5}}}： {{{userdefinedvalue5}}} {{{userDefinedInfo6}}}： {{{userdefinedvalue6}}} 品牌： Waveshare

板载接口 RPi

相关产品 ♦ 树莓派开发板 ♦ Solar Power Manager ♦ {{{Product2}}} ♦ {{{Product3}}} ♦ {{{Product4}}} ♦ 套餐模块

说明

产品概述

我是一款树莓派电源管理控制板，能控制树莓派开机、关机(软件关机)、定时开机、定时关机、检测树莓派工作状态、测量工作电流，测量外接锂电池电压。

特点

• 板载MCU(ATmega328P)，支持Arduino编程。
• 板载RTC时钟芯片(PCF8523)，可提供精准时间控制。
• 板载CP2102芯片，可实现对Arduino一键下载，同时支持查看串口数据。
• 板载自定义按键，可作为电源键使用，实现树莓派的开机，软件关机，强制关机。
• 提供电源防反接，防倒灌机制，充分保证电路的安全。
• 可通过USB接口供电(5V),也可通过外接锂电池供电(2S~4S，7.4V~14.8V)，或外接DC 供电(7.0~28V)。
• 配套电池及电池盒，可提供2S，7.4V电源，可提供容量达2200 * 2mAh。
• 可对外接电池电压进行检测，对工作电流进行检测，可编程即时切断电源以确保锂电池的工作寿命。
• 提供完善的配套资料手册，提供丰富的电源管理与控制的Arduino例程。

参数

• 通信接口：UART, GPIO(自定义协议)
• 主控芯片：ATmega328P-AU
• 通信接口：UART + GPIO
• 通信波特率：默认115200bps (可程序设置其他波特率)
• 供电方式：USB接口 或 PH2.0接口
• USB接口电压：5V
• PH2.0接口电压：DC 7~28V (稳压电源或锂电池)
• 内置电路：电源防反接、防倒灌电流、电流检测、电压检测
• 产品尺寸：56.5mm x 65mm
• 固定孔直径：3.0mm

产品使用

锂电池使用注意事项

• 锂聚合物和锂离子电池很不稳定。如果充电或使用不当，可能会导致火灾，人身伤害和财产损失。
• 对电池组充电和放电时，切勿极性连接错误。请勿选用其他劣质的充电器或充电板对锂电池进行充电。
• 请勿混用和使用旧电池和新电池，避免使用其他品牌的电池。
• 如需另购锂电池产品，须确保电池参数与锂电池扩展板兼容，推荐选择正规的电池厂家，并需要自行老化测试确保锂电池能够稳定安全工作。
• 锂电池具有循环寿命，请在达到使用寿命或使用两年时（以先到者为准），用新电池更换旧电池。
• 请妥善放置电池类产品，远离易燃易爆类物品，远离儿童，避免因保管不慎，引发安全事故。

工作原理

控制树莓派关机工作原理：
Arduino(ATmega328P)通过2个GPIO连接树莓派的两个GPIO，自定义如下通信协议：

树莓派端
树莓派GPIO （BCM）	连接 Arduino	逻辑功能
GPIO20	PC3	输入，当检测到高电平时，执行关机命令，开机状态下应当检测到低 电平。
GPIO21	PD7	输出，当输出高电平时，表示树莓派已开机，当关机后，将输出低电 平。

Arduino端
Arduino GPIO	连接 树莓派GPIO （BCM）	逻辑功能
PC3	GPIO20	输出，当输出高电平时，树莓派检测到后将执行关机命令，开机 状态下应当输出低电平。
PD7	GPIO21	输入，当检测到高电平时，表示树莓派已开机，关机状态 下应当检测到低电平。

树莓派端实现该协议：

• 开机：在开机后将GPIO21置为高电平。
• 关机：不断检测GPIO20的输入电平，当输入为高电平时，执行关机指令，关机后GPIO21将自动置为低电平。

Arduino(ATmega328P)端实现该协议：

• 开机：将PC3置为低电平，接通树莓派电源，树莓派开机，检测PD7输入电平，当输入为高电平时，表示树莓派已成功开机。
• 关机：将PC3置为高电平，树莓派检测到后将执行关机指令，检测PD7输入电平，当输入为低电平时，表明树莓派已成功关机，切断树莓派电源。

基础准备工作

树莓派端准备工作

关机协议配置：

打开树莓派终端窗口，分别执行以下命令，即可配置关机协议：

• 下载shell脚本
  

wget https://www.waveshare.net/w/upload/4/44/Power-Management-HAT.zip
unzip Power-Management-HAT.zip
cd Power-Management-HAT

• 给shell脚本执行权限

        执行

sudo chmod a+x Power-Management-HAT-Setup.sh

• 执行shell脚本

        执行

sudo ./Power-Management-HAT-Setup.sh

        执行结果如下图所示，当提示Would you like to reboot now? y/n时，输入y，表示重启树莓派(必须重启树莓派该操作才有效，如果树莓派未重启，必须手动重启树莓派后方生效)。

注意：须注意查看上述的操作执行后是否有报错，有报错根据提示修正后再继续。

Windows PC端准备工作

• 安装Arduino IDE

下载完成后，直接点击下一步即可安装，记住安装路径，安装路径将在下一步中用到。

• 安装Power Management HAT器件包

器件包可以从Gihub下载地址下载，也可以从微雪官网下载，下载完成后，将下载后Power Management HAT文件夹（该文件夹还含有子文件夹Power Management HAT）复制到Arduino安装路径下的hardware文件夹下，如下图所示，执行完该步骤后则可以使用Arduino IDE来开发Power Management HAT了。

• Arduino IDE开发环境相关配置
  

首先，重启Arduino IDE，将Power Management Hat的USB连接至电脑，选择相应的串口：

接着，选择Power Management HAT器件：

最后，即可看到关于Power Management HAT相关的例程如下图所示，后续章节将讲解相关例程的使用：

供电准备

• Power Management HAT插入到树莓派引脚
• Power Management HAT将为树莓派供电，树莓派无需再供电
• Power Management HAT采用以下一种方式供电，若同时供电，将自动选择USB供电
• Power Management HAT采用USB供电
• Power Management HAT采用配套锂电池盒供电，或另选其它DC电源供电(可选DC电源电压范围为7V-28V)

演示

一键开关机（ButtonBoot

设置过程

• 将Power Management HAT (后面统称为PM HAT)上的跳线帽插到A
• 连接PM HAT的USB接口到电脑
• 打开Arduino IDE软件（需先配置好PM HAT环境）
• 打开ButtonBoot例程，编译，下载(可以根据实际需求，修改开关机按键识别时间）
• 将DEBUG开关拨到另一端
• 可调参数如下：

参数	含义	默认值
SHUTDOWN_TIME_MS	长按时间超过该阈值将软件关机。	2000
CUT_POWER_TIME_MS	长按时间超过该阈值将切断电源。	8000
USE_CURRENT_TO_CHECK_PI_STATUS	是否使用工作电流来判断树莓派的工作状态，默认采 用软件来判断树莓派的工作状态。	0
CURRENT_THRESHOLD_MA	工作电流小于该阈值将判定为已关机，默认无效。	85

固件功能

• 若树莓派已关机：
  • 按下电源键，树莓派将开机
• 若树莓派已开机：
  • 长按电源键2秒以上，但小于8秒，树莓派将先软件关机，软件关机后将切断树莓派电源。
  • 长按电源键8秒以上，将直接切断树莓派电源。

电流检测(MeasureCurrent)

设置过程

• 连接PM HAT的USB接口到电脑
• 打开Arduino IDE软件（需先配置好PM HAT环境）
• 打开MeasureCurrent例程，编译，下载
• 将DEBUG开关拨到另一端
• 可调参数如下：

参数	含义	默认值
SHUTDOWN_TIME_MS	长按时间超过该阈值将软件关机。	2000
CUT_POWER_TIME_MS	长按时间超过该阈值将切断电源。	8000

固件功能

• 若树莓派已关机：按下电源键，树莓派将开机
• 若树莓派已开机：
  • 长按电源键2秒以上，但小于8秒，树莓派将先软件关机，软件关机后将切断树莓派电源
  • 长按电源键8秒以上，将直接切断树莓派电源
• 打开串口终端，可查看到树莓派开机与关机状态的工作电流
  • 如果将跳线帽插到A，打开IDE的串口监视器查看电流情况
  • 如果将跳线帽插到B，在树莓派上用minicom插件查看电流情况

电压检测+低电压自动关机（MeasureVoltage_ShutdownInLowVoltage）

设置过程

• 连接PM HAT的USB接口到电脑
• 打开Arduino IDE软件（需先配置好PM HAT环境）
• 打开MeasureVoltage_ShutdownInLowVoltage例程，编译，下载
• 将DEBUG开关拨到另一端
• 可调参数如下：

参数	含义	默认值
SHUTDOWN_TIME_MS	长按时间超过该阈值将软件关机。	2000
CUT_POWER_TIME_MS	长按时间超过该阈值将切断电源。	8000
ON_VOLTAGE_VOLT	开机最低电压	6.6
OFF_VOLTAGE_VOLT	低电压关机阈值	6.3
FORCE_OFF_VOLTAGE_VOLT	紧急低电压关机阈值	5.8
LOW_VOLTAGE_TIME _MS	低电压关机等待时间	30000
OVERRIDE_TIME _MS	低电压续航延长时间	3600000

     说明：当电压低于OFF_VOLTAGE时，如果在LOW_VOLTAGE_TIME_IN_MS时间内，按下电源按键，开机时间将延长OVERRIDE_TIME_IN_MS毫秒，但当电压低于FORCE_OFF_VOLTAGE时，将立刻让树莓派软件关机，并切断树莓派电源；当电压高于ON_VOLTAGE时，将重新供电使得树莓派开机。
     注意：单节锂电池的电压在3.0V~4.2V左右，可通过锂电池电压粗略估计电池电量，4.2V的锂电池表示已充满，3.0V左右的锂电池表示电量很低，锂电池大多数时间工作在3.7V；如果单节锂电池电压低于3.0V，则可能造该锂电池永久损毁。 如果采用外接锂电池的方式给Power Management HAT供电，由于Power Management HAT不具有升压功能，则至少需要两节锂电池(包)串联，提供5V以上的电源，此时，请根据具体电池串联的数量设置相应的电压数据，可参考下表提供的数据(如果采用配套锂电池盒的方式给Power Management HAT供电，则请选择2S的参数)：

	1S(不支持）	2S(1S*2)	3S(1S*3)	4S(1S*4)
ON_VOLTAGE_VOLT	3.3	6.6	9.9	13.2
OFF_VOLTAGE_VOLT	3.15	6.3	9.45	12.6
FORCE_OFF_VOLTAGE_VOLT	2.9	5.8	8.7	11.6

固件功能

• 若树莓派已关机：

          ο    按下电源键，树莓派将开机

• 若树莓派已开机：

          ο    长按电源键2秒以上，但小于8秒，树莓派将先软件关机，软件关机后将切断树莓派电源

          ο    长按电源键8秒以上，将直接切断树莓派电源

• 若电压低于设定的阈值，将自动关机。

规定时间段处于开机状态（PowerOnInAPeriodTime）

设置过程

• 连接PM HAT的USB接口到电脑
• 打开Arduino IDE软件（需先配置好PM HAT环境）
• 打开PowerOnInAPeriodTime例程，编译，下载
• 将DEBUG开关拨到另一端
• 可调参数如下：

参数	含义	默认值
WAKE_UP_START_HOUR	开机时间点-小时	8
WAKE_UP_START_MINUTE	开机时间点-分钟	30
SLEEP_START_HOUR	关机时间点-小时	18
SLEEP_START_MINUTE	关机时间点-小时	30

固件功能

周期性地处于开机状态(PowerOnPeriodicallyOnTimer)

设置过程

• 连接PM HAT的USB接口到电脑
• 打开Arduino IDE软件（需先配置好PM HAT环境）
• 打开PowerOnPeriodicallyOnTimer例程或PowerOnPeriodicallyOnAlarm例程，编译，下载
• 将DEBUG开关拨到另一端
• 例程区别及可调参数如下：

例程	PowerOnPeriodicallyOnTimer	PowerOnPeriodicallyonAlarm
区别	通过定时器唤醒树莓派	通过RTC闹钟定时唤醒树莓派
特点	简洁，但是定时器精度差	精度相对较高

PowerOnPeriodicallyOnTimer
参数	含义	默认值
PERIODIC_TIMER_TIMEBASE	周期单位	eTB_MINUTE
PERIODIC_TIMER_VALUE	周期数值	10
RPI_STAY_AWAKE_TIME _MS	开机时长	60000

PowerOnPeriodicallyOnAlarm
参数	含义	默认值
RPI_WAKE_UP_CYCLE _MINUTE	周期数值	10
RPI_STAY_AWAKE_TIME _MS	开机时长	60000
CURRENT_THRESHOLD_MA	阈值电流(工作电流低于该阈值判定为关机状态)	110

固件功能

• 树莓派将周期性地处于开机状态

规定时间段周期性地处于开机状态（PowerOnPeriodicallyOnTimerInAPeriodTime）

设置过程

• 连接PM HAT的USB接口到电脑
• 打开Arduino IDE软件（需先配置好PM HAT环境）
• 打开PowerOnPeriodicallyOnTimerInAPeriodTime例程，编译，下载
• 将DEBUG开关拨到另一端
• 可调参数如下

PowerOnPeriodicallyOnAlarm
参数	含义	默认值
PERIODIC_TIMER_TIMEBASE	周期单位	eTB_MINUTE
PERIODIC_TIMER_VALUE	周期数值	5
RPI_STAY_AWAKE_TIME _MS	开机时长	60000
WAKE_UP_START_HOUR	开机时间点-小时	8
WAKE_UP_START_MINUTE	开机时间点-分钟	30
SLEEP_START_HOUR	关机时间点-小时	18
SLEEP_START_MINUTE	关机时间点-小时	30

固件功能

• 树莓派将在规定时间段周期性地处于开机状态

资料

文档

• 用户手册
• 原理图

程序

• Arduino器件包
• 示例程序
• Github

软件

• Arduino IDE
• 串口调试助手

数据手册

• ATmega328P数据手册
• CAT24C32数据手册
• CP2102数据手册
• MAX9938数据手册
• MP1584数据手册
• PCF8523数据手册
• RT9193数据手册

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FAQ

问题：最大的输出电流多少

实际由于电池限制，最大输出电流仅能达到1.8A左右。

问题：1.Power Management HAT带树莓派，电池可以用多久？：

看接入的电池容量大小，和板子带负载整体功耗的，比如电池如果是1000mAH，接到板子如果电池平均放电电流是500mA，就大约是2h。 配套的电池总电量大概在1000mAH左右，正常使用一般在2h左右。

技术支持

联系人：林工
EMAIL：services@waveshare.net
电话：0755-83040712
QQ：3004506335
微信：扫下方二维码添加

说明：进行售后服务前，请准备好客户信息（定货单位、定货人等），以供验证