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使用INA226如何进行程序与模块测试

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2021-10-13 06:47:18　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × heks 该类别下有 5 个回答。邀请回答陈博该类别下有 5 个回答。邀请回答 joereil 该类别下有 5 个回答。邀请回答发财树该类别下有 5 个回答。邀请回答王尚岱该类别下有 4 个回答。邀请回答 chm5 该类别下有 4 个回答。邀请回答 HengDu 该类别下有 4 个回答。邀请回答 lining870815844 该类别下有 4 个回答。邀请回答 shsfsdfsg 该类别下有 4 个回答。邀请回答 elecfans 该类别下有 4 个回答。邀请回答随行者011011 该类别下有 4 个回答。邀请回答 yqdedli 该类别下有 4 个回答。邀请回答 qjqb 该类别下有 4 个回答。邀请回答 wang21cj 该类别下有 4 个回答。邀请回答艾玛该类别下有 4 个回答。邀请回答茶壶茶茶该类别下有 4 个回答。邀请回答大洼球王该类别下有 4 个回答。邀请回答 mingodong 该类别下有 4 个回答。邀请回答 musicalboy 该类别下有 4 个回答。邀请回答 hgimtk 该类别下有 4 个回答。邀请回答举报李建设相关推荐 • INA226能否用于100V电压下的电流电压检测？ 210 • INA226电流采集的精度范围大概是多少？如何避免误差的产生？ 493 • INA226采样口串10Ω或0Ω电阻对精度有影响怎么解决？ 176 • STM32HAL库硬件I2C如何驱动INA226保姆级？ 1647 • 请问INA226的RSHUNT侧位电阻如何计算？ 98 • 请问ina226怎么测量-5v驱动电路的负电流？ 209 • INA226里面Current_LSB和shunt resistor应该怎样选取才算合理呢？ 131 • INA226可以用来检测直流24V有刷电机的电流吗？ 365 • 怎样用IIC总线来读INA226传感器中分压电流寄存器的值 3224 • 请教，单片机配合INA226检测独立供电12V的负载电流，这样可以吗？ 5517 1个回答

笔者最近有个项目需要测量电流参数，于是买来INA226模块测试一下。

文章目录

应用电路

首先测试使用的INA226模块如下图所示。

INA226模块原理图如下图所示。

官方手册的参考电路如下图所示。

结合上述图片以及数据手册，可知使用INA226模块时，与单片机的接线方式如下。
[tr]INA226模块单片机[/tr]

VCC	3.3V或5V
GND	GND
SCL	PB6
SDA	PB7
VBS	电路总线电压
IN+	电流流入端
IN-	电流流出端
ALE	报警引脚(未使用报警功能可不接)

程序设计

INA226.h文件如下。
#ifndef __INA226_H#define __INA226_H#include "sys.h"#define READ_ADDR                0x81       //A1=GND，A2=GND // R=1, W=0#define WRITE_ADDR                0x80#define Config_Reg                0x00#define Shunt_V_Reg             0x01#define Bus_V_Reg                0x02#define Power_Reg                0x03#define Current_Reg             0x04#define Calib_Reg                0x05#define Mask_En_Reg             0x06#define Alert_Reg                0x07#define Man_ID_Reg                0xFE  //0x5449#define ID_Reg                   0xFF  //0x2260u16 INA226_Read2Byte(u8 reg_addr);u8 INA226_Write2Byte(u8 reg_addr,u16 reg_data);void INA226_Init(void);#endif INA226.c文件如下。
#include "INA226.h"#include "myiic.h"#include "delay.h"u16 INA226_Read2Byte(u8 reg_addr){       u16 reg_data=0;       u16 temp=0;       IIC_Start();       IIC_Send_Byte(WRITE_ADDR);       if(IIC_Wait_Ack())return 0;       IIC_Send_Byte(reg_addr);          if(IIC_Wait_Ack())return 0;       IIC_Start();       IIC_Send_Byte(READ_ADDR);       if(IIC_Wait_Ack())return 0;       reg_data= IIC_Read_Byte(1);       reg_data=(reg_data<<8)&0xFF00;       temp=IIC_Read_Byte(0);       IIC_Stop();       reg_data|=temp;       return reg_data;}u8 INA226_Write2Byte(u8 reg_addr,u16 reg_data){             u8 data_high=(u8)((reg_data&0xFF00)>>8);       u8 data_low=(u8)reg_data&0x00FF;       IIC_Start();       IIC_Send_Byte(WRITE_ADDR);          if(IIC_Wait_Ack())return 0;       IIC_Send_Byte(reg_addr );          if(IIC_Wait_Ack())return 0;             IIC_Send_Byte(data_high);       if(IIC_Wait_Ack())return 0;             IIC_Send_Byte(data_low);       if(IIC_Wait_Ack())return 0;                      IIC_Stop();       delay_ms(2);       return 1;}void INA226_Init(void){       INA226_Write2Byte(Config_Reg, 0x4527);//0100_010_100_100_111 //16次平均,1.1ms,1.1ms,连续测量分流电压和总线电压       INA226_Write2Byte(Calib_Reg, 0x0A00);} 其中myiic.h、delay.h均使用的是正点原子F3系列开发板的程序。
通信部分直接参考数据手册中的时序图即可，主要是在INA226_Init()函数中，写入Configuration Register的数据为0x4527，该值所代表的参数已经在注释中给出，读者想修改的话参考数据手册寄存器定义表格即可。而写入Calibration Register的数据需要根据实际电路中的采样电阻阻值以及电流分辨率来设置。
比如，在此次测试的INA226模块中使用的贴片采样电阻为R100，即0.1欧。
根据数据手册中的公式1和公式2。

因为Shunt Voltage Register的值最大为0x7FFF，LSB=2.5uV， FSR = 81.92mV。
又因为分流电阻阻值为0.1欧，所以最大电流为819.2mA。(注意这个问题，避免在实际使用中出现的超量程情况，以至得出错误测量数据)
所以Maximum Expected Current的值不能超过819.2mA。
假设Current_LSB = 0.02mA，则Maximum Expected Current = 655.36mA，满足上述条件。
则CAL = 0.00512/(0.02*0.1)*1000 = 2560= 0x0A00。
所以最后写入Calibration Register中的数据为0x0A00。
最后就可以直接使用了。
在源文件中，笔者没有对各种获取测量参数的函数进行封装，而是在主程序中直接读取数据后转换成对应测量数据。具体程序如下。
printf("data=%-5d, Bus_V  =%f mVrn", INA226_Read2Byte(Bus_V_Reg),INA226_Read2Byte(Bus_V_Reg)*1.25);printf("data=%-5d, Shunt_V=%f mVrn", INA226_Read2Byte(Shunt_V_Reg),INA226_Read2Byte(Shunt_V_Reg)*2.5*0.001);printf("data=%-5d, Curent =%f mArn", INA226_Read2Byte(Current_Reg),INA226_Read2Byte(Current_Reg)*0.02);printf("data=%-5d, Power  =%f mWrn", INA226_Read2Byte(Power_Reg),INA226_Read2Byte(Power_Reg)*0.02*25); 关于数据转换中所用到的参数，在INA226的数据手册中可以找到。
Bus Voltage Register的 LSB = 1.25mV，FSR = 0x7FFF。
Shunt Voltage Register 的 LSB = 2.5uV，FSR = 0x7FFF。
Current Register 的 LSB = 0.02mA，FSR = 0x7FFF。
Power Register 的 LSB = Current_LSB * 25，FSR = 0xFFFF。
补充关于Alert引脚的使用

INA226的Alert引脚使用其实很简单，数据手册里关于Alert的描述是 Multi-functional alert, open-drain output。该芯片总共有五种报警功能：Shunt Voltage Over-Limit(SOL)、Shunt Voltage Under-Limit (SUL)、Bus Voltage Over-Limit(BOL)、Bus Voltage Under-limit(BUL)、Power Over-Limit(POL)。
因为该引脚是开漏输出，所以使用该引脚时，需要接入上拉电阻上拉到VS。
设置报警功能时，涉及到两个寄存器：Mask/Enable Register(06h)、Alert Limit Register(07h)。
首先介绍Mask/Enable Register(06h)。

该寄存器的D15-D11对应了五种报警功能的使能，要使用哪种报警功能时，只需在对应位写入1。
APOL(D1)是用于设置Alert pin的输出极性的，LEN(D0)是用于设置报警引脚和报警标志位在报警消失后是否保持有效的。该寄存器的其他位就不做介绍了，详见数据手册。
比如，数据手册中的典型应用，Alert pin被设置成在Shunt Voltage超过80mV时报警。所以根据Shunt Voltage的LSB=2.5uV，算出写入Alert Limit Register的数值为80000/2.5=32000=7D00h。再根据采样电阻的阻值大小，可计算出超限报警电流是多少。比如典型应用中的采样电阻为2毫欧，算出报警电流为40A。
模块测试

按照上面的接线方式表格接好INA226模块的连线。
最后实物接线图如下。

使用学生稳压电源对测量回路供电，使用4位半万用表测量回路电流以及总线电压。

使用串口助手接收并显示测量数据。

因为手上只有一个万用表，所以无法在测量电流时，同时测量总线电压。下面就单独测量一次总线电压，测量结果如下。

总结

多次测量发现，若以万用表所测电流数据为真实值，那么INA226模块所测电流值接近真实值，在随着电流数据增大时，误差可能会增大。在实际使用中，可以改变采样电阻的阻值大小，进而改变电流的量程，从而改变其分辨率。如觉得本次测量中的模块电流量程太小需要扩大量程，可以减小采样电阻的阻值，但是这样会导致电流分辨率的下降。
在本次测试中，还存在总线电压测不准以及数据不稳定的情况，导致功率测量值不准，不知道是不是测试方法错误，还是什么问题(后面笔者已经找出问题原因，并记录在本文后续中)，欢迎大家与笔者交流讨论。
INA226完整驱动程序上面已经给出，可以直接进行移植，若嫌麻烦可以下载工程文件。
INA226完整工程文件
后续

前面说到之前做测试的时候测的总线电压不准的情况，后来思来想去觉得TI的芯片不可能这么拉胯，于是重新看一遍模块原理图，发现模块的电流流出端IN-没有和官方原理框图一样与GND连接起来。所以我又重新做了一遍测试，但是笔者还是保留了博客之前记录的测试结果以作为警醒。
使用跳线将IN-端与GND连接起来。

排除错误后的测试结果如下。
INA226测量数据。

总线电压(Bus_V)万用表测量值。

可以看出INA226测量值虽与万用表测量值有误差，但是两者的误差不大且INA226出来的数据也是比较稳定的。分析此次出现错误的原因，是笔者在先看官方手册的原理框图后先入为主了，没有详细对比实际模块的原理图与PCB，进而导致这次的问题。希望笔者以此作为警醒，以后尽量避免这类似的错误，多多积累经验，早日成为大佬。