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Power Management HAT 用户手册 _______________________________________________________________________________________________ Power Management HAT 用户手册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。板载 Arduino(ATmega328P)和 RTC 时钟芯片(PCF8523)，可通过 Arduino 编程 DIY 树莓派的电源管理与控制。适用于电池供电状态下，让树莓派“低功耗”运行。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，放倒灌机制，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 版本：V1.0.0，日期：2019 年 05 月 10 日 1

Power Management HAT 用户手册 _______________________________________________________________________________________________ ⚫ 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 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 连接 (BCM) Arduino GPIO 逻辑功能 GPIO20 PC3 GPIO21 PD7 Arduino GPIO 连接树莓派 GPIO (BCM) PC3 GPIO20 PD7 GPIO21 树莓派端实现该协议：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。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 端逻辑功能输出，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。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。 • 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。版本：V1.0.0，日期：2019 年 05 月 10 日 2

Power Management HAT 用户手册 _______________________________________________________________________________________________ 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 脚本执行 sudo wget https://raw.githubusercontent.com/waveshare/Power-Management- HAT/master/Power-Management-HAT-Setup.sh 执行结果如下图所示，表示下载完成： • 给 shell 脚本执行权限执行 sudo chmod a+x Power-Management-HAT-Setup.sh 执行结果如下图所示，表示成功添加执行权限： • 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)。 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 器件包版本：V1.0.0，日期：2019 年 05 月 10 日 3

Power Management HAT 用户手册 _______________________________________________________________________________________________ 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：版本：V1.0.0，日期：2019 年 05 月 10 日 4

Power Management HAT 用户手册 _______________________________________________________________________________________________ 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 o Power Management HAT 采用 USB 供电版本：V1.0.0，日期：2019 年 05 月 10 日 5

Power Management HAT 用户手册 _______________________________________________________________________________________________ o 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 • 完成基础准备工作 • 打开 ButtonBoot 例程，编译，下载 • 若树莓派已关机： o 按下电源键，树莓派将开机 • 若树莓派已开机： o 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。 o 长按电源键 8 秒以上，将直接切断树莓派电源。 • 可调参数如下：参数含义默认值长按时间超过该阈值将软件关机。长按时间超过该阈值将切断电源。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。工作电流小于该阈值将判定为已关机，默认无效。 2000 8000 0 85 SHUTDOWN_TIME_MS CUT_POWER_TIME_MS USE_CURRENT_TO_CHECK_PI_STATUS CURRENT_THRESHOLD_MA 电流检测 • 完成基础准备工作 • 打开 MeasureCurrent 例程，编译，下载 • 若树莓派已关机： o 按下电源键，树莓派将开机 • 若树莓派已开机： o 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 o 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 • 可调参数如下：参数含义默认值版本：V1.0.0，日期：2019 年 05 月 10 日 6

Power Management HAT 用户手册 _______________________________________________________________________________________________ SHUTDOWN_TIME_MS CUT_POWER_TIME_MS 长按时间超过该阈值将软件关机。长按时间超过该阈值将切断电源。 2000 8000 电压检测 +低电压自动关机 • 完成基础准备工作 • 打开 MeasureVoltage_ShutdownInLowVoltage 例程，编译，下载 • 若树莓派已关机： o 按下电源键，树莓派将开机 • 若树莓派已开机： o 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 o 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。 • 可调参数如下：参数含义默认值 SHUTDOWN_TIME_MS CUT_POWER_TIME_MS ON_VOLTAGE_VOLT OFF_VOLTAGE_VOLT FORCE_OFF_VOLTAGE_VOLT LOW_VOLTAGE_TIME _MS OVERRIDE_TIME _MS 长按时间超过该阈值将软件关机。长按时间超过该阈值将切断电源。开机最低电压低电压关机阈值紧急低电压关机阈值低电压关机等待时间低电压续航延长时间 2000 8000 6.6 6.3 5.8 30000 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 OFF_VOLTAGE_VOLT FORCE_OFF_VOLTAGE_VOLT 3.3 3.15 2.9 6.6 6.3 5.8 9.9 9.45 8.7 13.2 12.6 11.6 版本：V1.0.0，日期：2019 年 05 月 10 日 7

Power Management HAT 用户手册 _______________________________________________________________________________________________ 规定时间段处于开机状态 • 完成基础准备工作 • 打开 PowerOnInAPeriodTime 例程，编译，下载 • 树莓派将在规定的时间段处于开机状态 • 可调参数如下：参数含义默认值 WAKE_UP_START_HOUR WAKE_UP_START_MINUTE SLEEP_START_HOUR SLEEP_START_MINUTE 开机时间点-小时开机时间点-分钟关机时间点-小时关机时间点-小时 8 30 18 30 周期性地处于开机状态 • 完成基础准备工作 • 打开 PowerOnPeriodicallyOnTimer 例程或 PowerOnPeriodicallyOnAlarm 例程，编译，下载 • 树莓派将周期性地处于开机状态 • 例程区别及可调参数如下：例程区别特点 PowerOnPeriodicallyOnTimer PowerOnPeriodicallyOnAlarm 通过定时器定时唤醒树莓派通过 RTC 闹钟定时唤醒树莓派简洁，但是定时精度差精度相对较高 PowerOnPeriodicallyOnTimer 参数 PERIODIC_TIMER_TIMEBASE PERIODIC_TIMER_VALUE RPI_STAY_AWAKE_TIME _MS 含义周期单位周期数值开机时长 PowerOnPeriodicallyOnAlarm 参数 RPI_WAKE_UP_CYCLE _MINUTE RPI_STAY_AWAKE_TIME _MS CURRENT_THRESHOLD_MA 含义周期数值开机时长阈值电流(工作电流低于该阈值判定为关机状态) 规定时间段周期性地处于开机状态 • 完成基础准备工作 • 打开 PowerOnPeriodicallyOnTimerInAPeriodTime 例程，编译，下载 • 树莓派将在规定时间段周期性地处于开机状态默认值 eTB_MINUTE 10 60000 默认值 10 60000 110 版本：V1.0.0，日期：2019 年 05 月 10 日 8

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