PS700 电池监控器 21760f_cn

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PS700

电池监控器

特性

可精确测量、维护以及报告可再充电电池的所有重要参数

支持锂电池组（一节装和两节装）应用 内部集成16位A/D可实现精确电流测量，误差小于 ±0.5% 采用片内温度传感器或外部热敏电阻实现温度测量，绝对测量误差小于 ±2°C 独立32位寄存器用以储存充/放电电流、温度和电压的累加计数值

512字节非易失性EEPROM用以储存出厂设定、测量以及用户定义的参数

系统内具有补偿电流测量偏移误差的偏移校正功能业界标准的 SMBus/I2C 兼容双线通信接口8引脚 TSSOP封装形式

工作温度范围为-20°C 至+85°C

NTC引脚可配置成热敏电阻输入或 GPIOVC2 引脚可配置成电池输入或GPIO

引脚汇总

引脚名称VC2/IO1VC1SCLSDAROSCNTC/IO0GNDSR

说明

2节串联锂离子电池组中电池2的电压输入或通用 I/O #1电池1的电压输入SMBus 时钟线SMBus 数据 l/O

振荡器偏置电阻

外部热敏电阻连接端或通用 I/O #0电源地检测电阻输入

灵活的电源工作模式，允许器件在系统处于运行以及待机状态下对电池状况进行低功耗监控：-运行模式：连续转换；80µA典型值-采样模式：采样时间间隔为 0.5-64s @ 45µA 典型值-采样－休眠模式： 采样间隔时间最小为 0.5－138s @ 20µA 典型值。 在电池组储存期间，闲置－休眠模式将使系统功耗降至300nA典型值。 当电池组接入系统时器件将自动唤醒。

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1.0

产品概述

PS700 是一款高性价比、高精度的电池监控IC。采用极少的外部元件即可测量、维护和报告可再充电电池监控运行所需的全部重要参数。该器件可精确测量电池组的充/放电电流、电压和温度。此外，PS700将对充、放电电流实现累加计数并将其作为独立参数。为计算自放电效应， 温度历史参数也可被保存。PS700 内部集成有高精度16位A/D转换器，可实现电流测量功能，测量误差小于 ±0.5% 。 内部计数器将精确跟踪电池充/放电和温度的历史记录。片内还集成有电

压控制电路，非晶体时基以及温度传感器。 PS700的供电电压范围经过优化，可直接采用1节或2节锂离子/锂聚合物串联电池组的输出电压进行供电。 512 字节的通用非易失性EEPROM 存储器用来储存出厂设定、测量以及用户定义的参数。

业界标准的SMBus/I2C 兼容双线通信接口可实现高效通信。通过该接口，主机可精确了解电池状态信息，实现有效的系统电源管理以及和终端用户的通信。采用PS700构成的电池管理解决方案可使众多电池供电系统实现空间紧凑和较低系统元件成本的应用。

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图1-2：

应用原理图 －基于 PS700的电池组

U2

电池正极(+)

V1

470

R11

2

VDD

S8241A

VM

1

DO

VSS

CO

3

C1C3NTC1

连接热敏电阻 电池负极(-)

VR

NTC2

R76.49K

221K

U1216R35

7

PS700

34

D1

CMSZDA5V6

4

5

VCELL1SMB-CLKVCELL2SMB-DTANTCROSCGND

SR

680680R4R5

B+C

连接电池组DB-

2

4

5

Q1

671

8

3

连接到地层

R80.020

R151.0K

23

表1-1：

引脚编号

12345678

引脚说明

引脚名称VC2/IO1VC1SCLSDAROSCNTC/IO0GNDSR

说明

2节串联锂离子电池组中低端电池电压输入端。也可配置为漏极开路形式的通用输入/输出引脚。

2节装串联锂离子电池组中高端电池电压输入端。对于单节电池组应用，该引脚应与电池组的正极连接。 VC1为 PS700电源输入引脚。SMBus/IC 时钟线连接端。SMBus/IC 数据线连接端。外部偏置电阻。

使用103ETB型热敏电阻的外部温度传感器输入引脚。 也可配置为通用输入/输出引脚。

模拟和数字地。

来自电流测量电阻正极的电流检测 A/D 输入引脚。

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8

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2.0

结构概述

2.4

EEPROM 存储器

PS700采用模拟“前端”实现电池监视功能，而控制、测量累计、定时以及通信则采用数字逻辑电路实现。PS700 具有的主要功能包括：

稳压器高精度时基温度传感器

512字节 EEPROM存储器32字节 RAM 存储器模－数 (A/D)转换器32位累加器/定时器SMBus/I2C 通信接口

PS700 采用512 字节的EEPROM存储器，用来储存非易失性参数，例如与主机驱动器固件配合使用的PowerSmart® 3D 电池模型参数。 EEPROM阵列中还保留有一个初始化模块，用来保存上电后装入PS700寄存器的值。

2.5RAM 存储器

提供32字节通用RAM 存储器以存储临时参数。

2.6A/D 转换器

图1-1 显示了PS700内部电路结构方框图。 图1-2所示原理图描述了PS700在典型单节锂离子电池中的应用。以下各节将对上面列出的各模块功能进行逐一介绍。

PS700内部集成的Σ- A/D 转换器配备一个模拟多路选择器，用于输入充放电电流、电池以及电池组电压、片内温度传感器和片外热敏电阻的检测信号。该A/D转换器的转换分辨率可设定为 8至15位加符号位，并采用±340mV或±170 mV作为参考电压。

2.1内部稳压器

2.732位累加器/定时器

PS700 包含有一个内部稳压器，支持1节或 2节串联锂电池组配置。该稳压器可直接从VC1引脚获取电源输入 ，不再需要外部元件对内部电源电压进行稳压。

2.2高精度时基

PS700内部集成时基采用高精度RC 振荡器，可为Σ- A/D和片内时间计数器提供精确定时，从而无需外部晶体振荡器。该时基的标称频率在出厂时设定为131,072Hz。

PS700 包含有4个 32位累加器和4个 32位时间计数器。 放电电流累加器（DCA）和充电电流累加器（CCA）用来记录放电和充电容量值。放电时间计数器（DTC） 和充电时间计数器（CTC）分别用来记录总充电和总放电时间。累计充放电值可用来确定电池充电状态以及周期计数信息。根据时间计数器中所包含的信息可以计算出一段较长时间内的平均充电和放电电流。

2.8

SMBus/I2C 通信接口

2.3温度传感器

PS700内部集成有温度传感器，因此用户不必增设外部热敏电阻。实际应用中若电池组距离PS700较远时，用户亦可选择器件提供的引脚连接外部热敏电阻。

PS700 配备业界标准的双线SMBus/I2C通信接口。主机通过该接口完成所有命令、状态信息以及数据的读写操作。

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3.0

3.1

3.1.1

操作描述

A/D 和累加器/定时器操作

A/D 转换周期

如前所述，可通过设置以确定每一寄存器的输入源。 在任一控制寄存器中都包含有一个由三个数据位组成的多路通道选择字段，用以在7种A/D转换输入源中选择一个。各输入源如下所示：

充/放电电流 （SR 引脚与GND之间的电压） 内部温度传感器

外部热敏电阻（ NTC 引脚处的恒流源）

电池组电压VC1 引脚电压VC2 引脚电压

A/D 偏移（转换执行时该输入引脚内部短接以确定转换器的偏移误差）

当A/D转换器被使能且处于激活状态时，它将重复执行一个介于1次到8次转换的循环工作周期，具体次数由用户通过对8个A/D 控制寄存器进行设置而定。通过这些寄存器可以确定转换输入源、分辨率、参考电压源以及A/D转换器周期的转换次序。在转换周期内，A/D控制逻辑将依次访问各个寄存器并执行这些寄存器中相关控制位所指定的转换操作。A/D 控制寄存器包含有一个使能控制位、一个用来选择分辨率的字段、一个用于选择单端或差分参考电压的选择位以及一个用于选择多路模拟转换通道的字段。每一次转换的结果将存放在相应的16位结果寄存器中（共计8个）。如果某一控制寄存器的“使能”位置“1”，则将执行相应的转换操作。如果使能被禁止，该转换操作将被跳过且 A/D控制逻辑会继续访问下一寄存器。这样，用户可以确定每一个A/D周期内的转换次序。

累加器/定时器功能与特定的A/D 结果寄存器一一对应。鉴于此，控制/结果寄存器的命名均表明了其主要用途。（见表3-1）。

表3-1：

A/D 寄存器编号

01234567

A/D控制/结果寄存器

控制寄存器

IctrlITctrlETctrlVPctrlVC1ctrlVC2ctrlOFFSctrlAUXctrl

结果寄存器

IresITresETresVPresVC1resVC2resOFFSresAUXres

内部温度传感器

外部温度传感器

电池组电压 (VC1 与 GND之间)电池电压 (VC1与 VC2之间)电池电压 (VC2与 GND之间)

内部A/D 偏移电压 (A/D 输入引脚自动内部短接至GND)任意

LSB值可用下式表示为所选择分辨率位数的函数：

A/D LSB = 680/340 mV/2n其中：

“n”代表所选择分辨率的位数。

具体结果则以符号/幅值格式表示（即，由一个符号位和 15个幅值位组成）。15S

幅值

输入源

电池组电流 (流经检测电阻)

每一个 A/D 控制寄存器都包含有一个由三个数据位组

成的“分辨率”字段，用于确定转换的分辨率。分辨率等级从最小9 位（8个幅值位加一个符号位） 至最大16位（15 个幅值位加一个符号位）。转换一次所需的时间是所选择分辨率位数（n）的函数。转换时间可按下式计算：

TADC = 30.52 µs * 2n其中：

“n”是所选择分辨率的位数

“Ref”控制位用来选择参考电压幅值，可供选择的参考电压有±340mV或 ±170mV。±170 mV 参考电压一般用于电流测量，而±340mV 参考电压则用于所有其它测量。

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3.1.2

电流测量

通过连接在SR和GND引脚之间的测量电阻可对充电和放电电流进行测量。测量电阻可选用阻值范围在5m 至 600m 之间。SR引脚最大的输入电压为±150mV。 应正确选择检测电阻的阻值，以满足包括暂停和/或待机电流在内的系统最小和最大期望充、放电电流的测量要求。

要实现对充、放电电流的检测，必须通过设置Ictrl 寄存器将SR引脚配置为模拟输入源。由于来自Ires寄存器的测量值将对DCA、DTC、CCA和 DCA累加寄存器中的内容进行更新，因此在实现充电和放电累加功能之前应通过Ictrl和相应的Ires寄存器选择电流测量功能。典型应用中的Ictrl设定如下所示：

下表显示了10位分辨率时的LSB 值。该值由 9位幅值位以及一位符号位组成， 因此 n = 9。

表3-3：

测量VpackVcell

10位分辨率时的 LSB值

VR340340

分压比1/301/18.33

位9 + 符号9 + 符号

LSB19.9212.17

某一典型应用中的VPctrl 设定如下所示。

=

表3-4：

位76-432-0

名称EnResRefSel

VPctrl 设定

值10011011

功能

使能 A/D 转换选择 10位分辨率选择±340mV参考电压选择VSR作为转换器输入

表3-2：

位76-432-0

名称EnResRefSel

Ictrl 设定

值11110000

使能A/D 转换选择 16位分辨率选择 ±170mV参考电压选择 VSR作为转换器输入

16

功能

应将VPctrl、VC1ctrl和VC2ctrl寄存器的输入源字段设定为选择电池组电压(在VC1上)、VC1电池电压和VC2电池电压，以使这些寄存器对相应的测量操作进行控制。

使用 16位最大分辨率时，LSB的电压值为：

A/D LSB = 340 mV/2 = 5.19 µV

采用阻值为20m 的测量电阻时，以电流为单位的LSB值表示为：

5.19 µV/20 m = 259 µA

3.1.4温度测量

PS700提供了A/D输入通道，以满足使用内部温度传感器或外部热敏电阻进行温度测量的要求。

3.1.4.1内部温度测量

3.1.3 电压测量

内部温度传感器的输出电压范围与器件工作温度范围具有如下的对应关系：

-20°C → 239mV+70°C → 312mV

内部温度传感器的输出电压为温度的函数，可由下式表示：

VIT (mV) = 239 + 0.82 * (T + 20)

ITctrl寄存器可确定使用的参考电压幅度和使用内部温度传感器进行温度测量时所期望的分辨率。 根据上述输入电压范围，应选择340mV参考电压。 典型情况下可选择10 位分辨率加符号位，此时的温度测量精度为：

LSB (电压) 满刻度量程/阶梯数

= 340 mV/210 = 332 µV/LSBLSB (°C)

= 332 µV/LSB * (1 / 820) °C/µV = 0.404°C/LSB

多路模拟转换输入可支持对单个电池以及电池组电压进行测量。通过设定A/D 控制寄存器VPctrl、 VC1ctrl以及 VC2ctrl可指定需要进行的测量操作。典型应用中，电池或电池组电压的测量使用+340mV 参考电压且分辨率为 10位（另加符号位）。使用340mV 参考电压进行电池组电压测量时，LSB值可由下式给出 ：

VPACK LSB = 10.2V/2n

其中“n”为所选择的分辨率。典型应用中，n = 10：

VPACK LSB = 10.2V/210 = 10.2V/1024 = 9.96 mV使用340mV 参考电压进行电池电压测量时，LSB值可由下式给出：

VCELL LSB = 6.23V/2n

其中“n”为所选择的分辨率。典型应用中，n = 10：

VCELL LSB = 6.23V/210 = 6.23V/1024 = 6.08 mV

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3.1.4.2

外部温度测量

表3-5：

缩写DCACCATAVC2A

累加寄存器

累加器名称

放电电流累加器充电电流累加器VC2 累加器

源

Ires (符号位 = 1)Ires (符号位 = 0)VC2res

若选择外部温度传感器进行温度测量时，NTC 引脚处将产生一个幅值为12.5µA的恒流源。为确保正常工作，应在NTC 和GND引脚之间接入一个阻值为10k 的103ETB型热敏电阻。该电阻应符合业界标准且25°C时具有负温度系数。 为使功耗最小， NTC 参考输出仅在使用外部温度传感器进行温度测量时被使能。

恒流源输出与外部热敏电阻相连，其电流流经热敏电阻产生的电压范围与器件工作电压范围具有如下对应关系：

-20°C → 263 mV+70°C → 317 mV

外部温度传感器输出电压是温度的函数，可由下式表示：

VEX (mV) = 263 + 0.6 * (T + 20)

通过设定ETctrl 寄存器可以确定使用的参考电压等级和使用外部温度传感器进行温度测量时期望的分辨率。 同样应选择340mV作为参考电压。下面显示了采用10 位分辨率进行转换的温度测量结果：

LSB (电压) 满刻度量程/阶梯数

= 340 mV/210 = 332 µV/LSB== 332 µV/LSB * (1/600)°C/µV LSB (°C)

= 0.553°C/LSB

温度累加器或 ETres

累加值的分辨率与相关转换操作选择的分辨率相同，转

换器最大分辨率可达15位加符号位。如果累加值为15位加符号位A/D 值，则累加器分辨率以微伏秒为单位可表示为：

累加器的LSB (µVs) = (满刻度量程/阶梯数)* 0.5s = (340 mV/215) * 0.5s = 5.19 µVs

3.1.7充电/放电累加器

DCA寄存器用于累计放电电流，而CCA寄存器用于累加充电电流。两者都使用Ires作为其源寄存器。因此在大多数应用中，A/D控制寄存器中定义的电流测量方式应设定为通过读取检测电阻引脚（SR）两端的电压来实现电流测量。 在充电过程中，SR引脚和接地之间将存在一个负电压。在转换操作之后，一个正电压测量将会使Ires寄存器中的符号位清零。当符号位等于零时，测量结果将与CCA寄存器值相加，而两者之和将回送到CCA。

通过上述方式，可以在CCA中实现总充电电流的累计。 类似地，在放电过程中，SR引脚和接地之间将存在一个正电压。这样，转换操作将使Ires寄存器中的符号位为“1”，表明测量结果为负值或处于放电状态。这种情况下，DCA寄存器的内容将被该次转换过程中测量的放电电流值所更新。

DCA或CCA 寄存器中存放的数值可通过下面的例子进行说明。若采用16位（带符号位）转换精度以及20m 检测电阻进行电流测量，以微安秒为容量单位的LSB可表示如下：

累加器的 LSB (µAs) = 电压 LSB/RSENSE = (2.59 µVs)/20 m = 130 µAs

Accumctrl寄存器中“Accum”位应被使能以允许CCA和DCA寄存器执行累加功能。

3.1.5偏移补偿

通过从PS700读取偏移测量值，主机可采用软件方式进行偏移补偿。当设定OFFSctrl 寄存器以使能偏移校正功能时，转换器输入端经内部短接并以指定分辨率进行一次A/D转换操作。偏移值存放在OFFSres寄存器中。

3.1.6累加/定时

PS700 具有4个32位累加器和4个32位时间计数器。放电电流累加器（DCA）和充电电流累加器（CCA）分别用于记录放电和充电容量值。放电时间计数器（DTC）和充电时间计数器（CTC）分别用于存放总放电和总充电时间。累计充电和放电值可用于确定电池充电状态以及周期计数信息。根据时间计数器提供的信息可计算一段较长时间内的平均充电和放电电流。所有4个32位累加寄存器都分别指定有一个固定的“源” A/D结果寄存器。当累加寄存器被使能时，该寄存器中的内容将每隔500ms 进行一次更新，即，将指定结果寄存器中的值累加到前一个累加器的值上去。表3-5 中列出了全部累加器及与其对应的源寄存器。

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3.1.8

充电/放电时间计数器

3.2.1

运行模式

若SR 引脚测量的电压极性为负，充电时间计数器（CTC） 将以每秒钟2次的计数速率进行递增计数。这样， CTC可以保持一个时间计数值以表征充电电流流入电池的总时间。

若SR 引脚测量的电压极性为正，放电时间计数器（DTC）将以每秒钟2次的计数速率进行递增计数。这样， DTC可以保持一个时间计数值以表征放电电流流出电池的总时间。

运行模式条件下，PS700 将根据第3.1.1节“A/D 转换周期”所记述的A/D 转换周期设定来执行连续的A/D转换周期 。如上所述，根据用户的设定，在每一工作循环周期将进行1至8次的转换操作，而且累加/定时计数器也相应进行更新。 高上电复位后当VC1引脚所加的电池组电压（VPACK）

器件将进入运行模式。如下所述，于VPOR电压阈值时，

也可从采样、采样－休眠和闲置－休眠模式进入运行模式。

只要电池组电压高于VPOR阈值，且采样、采样－休眠和闲置－休眠模式未被激活，PS700 将保持运行模式。

3.1.9通用累加器

PS700拥有两个通用累加器 ，即TA 和 VC2A。一般应用中，这些累加器通常已被指定特定的功能。但用户可以重新定义这些累加器的用途以适应设计需求。TA可对来自ITres 或 ETres寄存器的结果进行累加操作。 要实现 TA中的累加功能必须使能Accumctrl 寄存器中的“AccT”位。 对内部或外部热敏电阻检测值进行累加操作同样也是由Accumctrl寄存器中的“tsel”位来确定。

VC2A可对来自VC2res的结果进行累加操作。 要实现VC2A中的累加功能必须使能Accumctrl寄存器中的“AccV”位。 VC2res中的存储值与A/D控制寄存器VC2ctrl中定义的测量具有对应关系。当VC2 引脚配置为独立A/D输入且未与电池组连接时，则使用该功能 。Accumctrl 寄存器中的“Accum”位必须被使能以允许TA 和 VC2A中的累加操作。

3.2.2采样模式

与运行模式不同，采样模式下不再进行连续的A/D测量，而是以用户选择设定的速率进行测量。 采样模式主要适用于低速充放电阶段以减小功耗。采样模式在功耗方面的优势是因为A/D测量频率的降低。

将 A/D 配置寄存器中的“Samp”位置“1”可以进入采样工作模式。只要“Samp” 位为 1、VC1电压高于

且采样－休眠和闲置－休眠模式未被激活，VPOR阈值，

PS700 将保持采样模式。当Samp位清零时，器件将恢复进入运行模式。

通过A/D 配置寄存器中的“SampDiv”位可选择采样速率。采样间隔时间为2**(SampDiv) * 0.5 sec。可能的采样速率间隔如下表所示。

3.1.10通用定时器

表3-6：

值 = 0值 = 1值= 2值= 3值= 4值 = 5值 = 6值 = 7

采样速率间隔

采样间隔0.5s1.0s2.0s4.0s8.0s16.0s32.0s64.0s

PS700拥有两个通用定时器。定时器分别由TA和 VC2A累加寄存器的累加操作进行使能。

TAT 用于保存TA 寄存器进行累加操作的时间计数值。该定时器以每秒钟计数2次的频率进行递增计数。VC2T 用于保存VC2A寄存器进行累加操作的时间计数值。 该定时器以每秒钟计数2次的频率进行递增计数。.

“SampDiv”

3.2电源工作模式

PS700 具有4种电源工作模式，即：运行、采样、采样－休眠以及闲置－休眠。根据以下各节所介绍的不同配置设定，每种模式的功耗也有所不同。

在采样模式下，许多模拟电路仍旧处于通电状态。因此，此时的节能效果并不象采样－休眠模式（将介绍如下）那样显著。参见第6.0节“电气特性” 以获得采样模式下有关电流消耗的技术参数。

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3.2.3

采样-休眠模式

3.2.4

闲置－休眠模式

在采样-休眠模式下，PS700 将进入休眠状态，并根据用户设定的周期被周期性唤醒，以执行A/D工作周期中所设定的一组转换操作。用户可对唤醒间隔时间进行设定。设置采样－休眠模式的目地在于通过对指定参数进行间歇性测量以实现尽可能低的功耗。

当PS700处于采样－休眠模式的休眠阶段时，将关闭所有模拟电路。休眠间隔时间由独立于主振荡器以外的片内低功耗RC振荡器产生。休眠振荡器的功耗显著小于主振荡器，但精度较低。采样-休眠模式下，器件平均消耗电流在20毫安范围之内。在采样－休眠模式的唤醒阶段，器件将执行一组转换操作。转换期间器件消耗的电流与运行模式相同，将在85毫安范围之内。以下几种情行之一将导致器件进入采样－休眠模式：1.

VC1 或 VC2引脚处的电池电压跌落到VCtrip寄存器中设定的跳变值以下，且TRIPctrl寄存器中相应“VC1ent”或“VC2ent”位置“1”。 该操作可用来避免处于危险低电压的电池出现过度放电的情况。 注意，如果“lex”位置“1”，（会使能根据电流唤醒器件的功能）且测得电流高于I+trip寄存器设定的阈值时，器件均不能进入采样－休眠模式。

OpMode寄存器中的SSLP 位置“1”。 当系统进入低功耗待机状态，且期望对电流、电压和温度进行周期性测量和累加操作时，主机可采取该操作。

TRIPctrl 寄存器中的“Ient” 位置“1”，且电流小于 I-trip寄存器值 。

闲置－休眠模式是功耗最低的电源工作模式。当电池组处于运输或储存状态以及当电池电压低于指定阈值时，采用该模式有利于保持电池容量。 闲置－休眠模式下将不再进行测量、累加操作，也不再识别任何SMBus通信操作。 此外， 也不再保存易失性存储器中的数据。 通过将“SHent”位置“1”或 当VPACK电压低于VPtrip设定值时，器件将进入闲置－休眠模式。随后SMBus引脚（包括SDA 和SCL）电压以tSHELF指定的最小时间从高电平跳变至低电平，器件进入闲置－休眠模式。当电池组从系统的物理连接断开时，也将发生上述操作。

当SMBus引脚（包括SDA和SCL）电压从低电平拉至高电平且维持高电平状态至少tWAKE的时间，器件将退出闲置－休眠模式返回运行模式，表明系统处于激活状态或电池组接入主机系统。

3.3通用输入/输出

2.

NTC和 VC2 引脚具有的另一功能是可配置为通用I/O引脚，分别为IO0和IO1。如果系统无需使用上述引脚进行温度和电池监视，亦可将其配置为通用数字输入/输出。通过 GPIOctrl寄存器可实现上述配置。IO0 （NTC）引脚可配置为推－挽输出、带内部上拉功能的开漏驱动输出或三态输出引脚。当配置为推－挽或开漏输出时，该引脚输出高电平幅值为3.0V的内部稳压值。当引脚输出功能被禁止时，通过外部电路可驱动该引脚作为输入端口，且输入电压范围为 0-3.0V。无论该引脚是否由PS700驱动，均可使用其输入功能。此外，该引脚的输入功能可以被禁止，此时输入缓冲器将被关断以避免NTC 引脚处于不确定状态时出现漏电流。

IO1 （VC2） 引脚与 NTC类似 ，不同之处在于该引脚只能采用开漏输出形式。IO1没有明确的输出使能控制功能。 因此如果该引脚输出设置为逻辑‘1’，内部下拉电阻将被断开从而使该引脚处于三态输出状态。该引脚的输入功能与 IO0相同。.注：

当IO0 和/或 IO1 配置为模拟功能引脚时，其相应 GPIO 输出和输入功能必须被禁止。通过将适当的GPIOctrl位清零可完全禁止GPIO功能。

3.

通过设置A/D配置寄存器中的“Sampdiv”位和Opmode寄存器中的“SSLPdiv”位可以确定采样－休眠模式中的采样间隔时间。采样间隔时间为2**(Sampdiv) *2**(SSLPdiv) * 0.5 sec。因此可能的 采样－休眠间隔时间长度从最小 0.5 秒至 最大超过136分钟。

通过将“SSLP” 位清零或设定基于电池组电压或电流的唤醒操作可以使器件退出采样－休眠模式从而进入运行模式。当 TRIPctrl寄存器中的“Iex”位被置“1”且充电电流高于 I+trip寄存器中设定的阈值时，将发生基于充电电流的唤醒操作。 当 TRIPctrl寄存器中的“VPex”位置“1”且电池电压高于 SStrip寄存器中设定的阈值时，将发生基于电池电压的唤醒操作。

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3.4

SMBus/I2C 接口

3.4.2

SMBus 数据传输

PS700 支持双线制双向总线以及与基于 I2C接口的业界标准SMBus V1.1完全兼容的数据传输协议。该接口用来完成针对片内寄存器以及EEPROM的数据读写操作。器件响应同一SMBus从地址以实现对所有功能的访问。以下将简要介绍PS700中SMBus/I2C的操作实现过程。有关该业界标准接口的具体操作细节参见SMBus v1.1规范。用户可从SMBus实现者论坛网址下载该技术规范。

发送数据至SMBus的器件被定义为发送器而接收数据

的器件为接收器。对报文进行控制的器件被称为“主器件”。由主器件控制的器件为“从器件”。主器件对SMBus进行控制，负责产生串行时钟（SCL）、控制总线访问以及产生起始和停止条件。PS700 在两线制总线上作为从器件。器件通过开漏I/O 引脚SDA和 SCL与总线连接。

SMBus依据下面的总线协议进行工作：

数据传输只有当总线非忙时才可被启动。

数据传输过程中，当时钟线为高电平时，数据线必须保持稳定。时钟线为高电平时，数据线的电平变化将被解读为控制信号。SMBus技术规范对以下总线状态进行了定义：总线非忙： 数据和时钟线都保持高电平。

起始数据传输： 时钟线为高电平时，数据线的状态从高电平变化到低电平将被定义为一个起始条件。停止数据传输： 时钟线为高电平时，数据线从低电平到高电平的跳变将被定义为一个停止条件。

数据有效： 起始条件后，如果数据线状态保持稳定且持续时间等于时钟信号高电平时间，则数据线状态为有效数据。只有当时钟信号处于低电平时，才能对数据线上的数据进行改变。数据中每一位都对应一个时钟脉冲信号。每一数据的传输都由一个起始条件来启动并由一个停止条件来终止。起始条件和停止条件间的传输数据字节数由主器件决定，数目不限。信息以整字节传输，每一个接收器都将产生一个第九位接收确认信息。确认：任何被寻址的接收器件在接收完每一个字节后都将产生一个确认位。主器件应产生一个与确认位相关的额外时钟脉冲。

在确认时钟脉冲期间，进行确认的器件应将SDA线下拉为低电平，使确认时钟脉冲的高电平期间SDA线可保持稳定的低电平状态。当然，应考虑设置时间和保持时间。主器件对从器件数据线移出的最后一个字节不产生应答位，以向从器件表明数据结束。此时， 从器件让数据线保持其原有的高电平以使主器件能够产生停止条件。

3.4.1SMBus概述

SMBus 为双线多主总线，即允许一个以上具备总线控制能力的器件接入总线。主器件启动总线传输并提供时钟信号。从器件可接收主器件发送的数据或发送数据对主器件作出应答。

由于可能存在一个以上的器件试图作为主器件控制总线， 因此SMBus提供了基于 I2C的仲裁机制并依赖接入总线的所有SMBus器件进行“线与”连接解决这个问题。当两个或更多主器件试图将信息发送到总线时，如果其余器件产生“0”，则第一个产生 “1” 的器件将仲裁失败而失去对总线的控制。

仲裁期间的时钟信号是各SMBus主器件提供的时钟信号的“线与”组合。来自某个主器件的时钟信号只能通过时钟加宽的方法、或通过其它主器件才能被改变，且只能在总线仲裁期间被改变。除总线仲裁外，SMBus采

2

用时钟低扩展的IC方法来解决同一总线上器件速度不同的问题。

SMBus 版本1.1可在3 至 5伏±10%的电压下实现。 器

。件可采用总线VDD或自备电源供电（例如智能电池）

只要它们符合SMBus电气规范，即可实现无误的接入操作。

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图3-1：

SMBUS 数据传送

SDA

MSB

从地址

R/W 方向位

来自接收器的

确认信号

来自接收器的

确认信号

1

2

6

7

8

9ACK

起始条件

如需传送更多字节 则重复此周期

1

2

3-8

8

9ACK

停止条件或重复起始条件

SCL

PS700 可以工作在以下两种模式：

图3-1详细显示了SMBus上的数据传送过程。根据不同的R/W位状态，可能存在以下两种类型的数据传送方式：1.

主发送器至从接收器的数据传送： 主器件发送的第一个字节为从器件地址。以后则是几个数据字节。 从器件在接收到每一个字节后将回送一个确认位。

从接收器至主接收器的数据传送：主器件发送第一个字节（从器件地址）。 从器件随后回复一个确认位。接下来从器件将向主器件发送几个数据字节。除了最后一个接收字节，主器件将在接收完每一个字节后产生一个确认位。在接收最后一个字节后，将回复一个“非确认”位。

1.

从器件接收模式：从器件通过SDA和SCL接收串行数据和时钟信号。在接收到每一个数据后，都将发送一个确认位。起始和停止条件被认为是串行数据传输的开始和结束标志。在接收到从器件地址以及方向位之后，将由硬件完成地址识别。从器件发送模式：第一个字节的接收和处理与从器件接收模式相同。然而，该模式下方向位表明数据反向传输。在SCL上输入串行时钟的同时，PS700通过SDA发送串行数据。 起始和停止条件被认为是串行数据传输的开始和结束标志。

2.

2.

主器件负责产生所有的串行时钟脉冲以及起始和停止条件。停止条件或重复起始条件表明数据传输操作结束。由于重复起始条件也是下一次串行数据传输的起始，所以此时主器件并不会放弃对总线的控制权。

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4.0

4.1

存储器/工作寄存器介绍

存储器/寄存器的映射

4.4.1DCA–放电计数累加器

对PS700 内部结构的访问是基于严格的存储器映射的。PS700为响应SMBus命令所直接采取的操作只有对寄存器、RAM或EEPROM的读写操作。任何PS700操作均发生于数据被写入内部控制寄存器。

PS700中的寻址方式是通过10位地址外加2个存储区选择位来实现的。因此，PS700内共有4K字节的地址单元可供寻址，分别由4个存储区组成。每个存储区包含1024个地址单元。存储区0由EEPROM专用，存储区1包括RAM/寄存器， 存储区2包括测试寄存器而存储区3为保留存储区。

表4-1介绍了PS700的存储器映射。表中存储器单元的符号格式表示为y:0xzzz，其中‘y’为存储区而‘zzz’为16进制地址。

DCA 为32位寄存器，用于存放电池累计放电容量。在每一次转换完成后，如果 Ires的符号位置‘1’，且电流累加功能被使能，则电流测量值将被累加到 DCA。因此，在电流测量操作完成后，检测电阻两端电压为负（VSR < GND）时，该寄存器中的内容将被更新。如果允许计数超出0xFFFFFFFF，则 DCA寄存器中计数值可能出现计满返回，因此主机系统需对该寄存器内容进行正确维护。通过使用ACCclr寄存器中的CLR0位（如寄存器4-6中所述）可以对DCA寄存器进行清零操作。

4.4.2DTC–放电时间计数器

4.2EEPROM

DTC记录了电池处于放电状态的累计时间长度 。SR 引脚电压极性为负表明电池处于放电状态。该寄存器采用2Hz内部时钟速率进行递增计数；因此，只要电流累计功能被使能，则DTC将以每秒计数2次或每小时7200次的速率进行递增计数，电流转换结束后，Ires寄存器的符号位返回‘1’。如果允许计数超出 0xFFFFFFFF，则 DTC寄存器中计数值可能出现计满返回，因此主机系统需对该寄存器内容进行正确维护。通过使用ACCclr寄存器中的CLR1位（如寄存器4-6中所述）可以对DTC寄存器进行清零操作。

512字节的 EEPROM位于存储区0，占用地址为0:0x000 至0:0x1FF。所有关键的PS700 参数、校正因子以及自学习数据都存放在PS700内部集成的EEPROM中。PS700的 EEPROM映射见表4-2。可以采用字节或块传输模式对EEPROM进行读操作，但写操作只能采用字节传输方式。对 EEPROM进行写操作时的传输速率约为4ms/字节。如果没有其它EEPROM正在执行的写周期，PS700将立即对来自SMBus的EEPROM 写周期命令作出确认。如果在前一次写操作请求尚未处理完毕时试图进行另一次EEPROM写周期操作， PS700将回送一个负确认位，直至前一次写周期结束。根据当前是否正在执行EEPROM写周期操作，此时请求EEPROM读操作周期也将产生一个负确认位或确认位。

在温度低于0°C且供电电压低于3.3V时，数据EEPROM无法可靠写入。对于寄存器或RAM 地址单元的读写操作将不会受到正在进行的EEPROM写周期的影响。

4.4.3CCA–充电计数累加器

CCA 为32位寄存器，用以存放电池累计充电电流。在每次电流转换完成后，Ires的符号位清0 且电流累加功能被使能，则测量值将被累加到CCA。因此，在电流测量操作完成后，检测电阻两端电压为正（VSR > GND）时，该寄存器中的内容将被更新。

如果允许计数超出0xFFFFFFFF，则 CCA寄存器中计数值可能出现计满返回，因此主机系统需对该寄存器内容进行正确维护。通过使用ACCclr寄存器中的CLR2位（如下所述）可以对CCA寄存器进行清零操作。

4.3通用RAM

器件提供32 字节的通用RAM用于存放临时数据，它位于存储区1，占用地址为1:0x000至1:0x01F。可以通过字节或块传输模式对RAM进行读写操作。

4.4操作寄存器

以下详细介绍了PS700 中的所有寄存器以及其中包含的所有控制位、状态位、结果位和字段。

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表4-1：

功能

PS700 存储器地址映射表

0:0x004

0:0x00C0:0x020

0:0x0840:0x088

0:0x1F80:0x1FC0:0x201

保留

0:0x3FC1:0x0041:0x008

1:0x0181:0x01C1:0x0241:0x0281:0x02C1:0x0301:0x0341:0x0381:0x03C1:0x0441:0x0481:0x04C1:0x0501:0x0541:0x0581:0x05C1:0x0641:0x0681:0x06C1:0x0701:0x0741:0x0781:0x07CØ保留

Ø

2:0x3FC3:0x000

保留

3:0x3FC2:0x0FC2:0x0842:0x088

Ø

保留保留

保留

ØØØØ

EEPROM寄存器初始值 (保留的存储单元应 = 0x00)

保留

保留

通用RAM

操作寄存器：累加器/ 定时器,A/D 寄存器,模式控制

保留GPIOctrl保留DCADTCTATATITctrl (ADc1)VC1ctrl (ADc4)VC2ctrl (ADc5)保留

保留

TRIPctrl保留

保留

保留校验/设定寄存器保留

Ø保留Ø

Ø

保留

AOsct

保留Ø

Ø

ITres (ADr1)VC1res (ADr4)VC2res (ADr5)I-tripSStrip

保留

保留

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表4-2：

地址未用0x00

(可用)

P7 EEPROM

名称

长度(32)22121222111222242922222122237327874

N/AmVmVmAmAhbitsN/AmAhcyclesXmAXdegCXmVXdegCXmAh

0x0101

燃料计版本编号EOD 电压阈值EOC 电压阈值EOC 电流阈值EOD容量燃料计模式控制位序列号–电池 ID充满容量

周期计数

VEOD LUT 电流坐标轴VEOD LUT 温度坐标轴VEOD 电压阈值

RCAP LUT – 剩余容量温度坐标轴剩余容量

单位—————A/D———A/DA/DA/D—————

0DFLT

(未用)

EEPROM 特性 ID测试程序ID/版本位标志 – 校准状态校准因子–增益 –电流校准因子 – 偏移–电流校准因子 – 增益– 电池组校准因子– 增益– VCELL1校准因子–增益 – VCELL2校准因子 –偏移– 电池组校准因子– 偏移 – VCELL1校准因子– 偏移 – VCELL2校准因子 – 增益 –内部温度校准因子 –偏移 – 内部温度校准因子 – 增益 – 内部温度校准因子 – 偏移–外部温度保留

说明

出厂设定

0x88PATTERN0x8A

TESTER_ID

0x8CCAL_STATUS0x8DCF_CURR0x8F0x900x920x940x960x970x980x990x9B0x9F0xA1总计

燃料计

0xA5VERSION0xA70xA9

VEODVEOCCO_CURRCF_PACKCF_VCELL1CF_VCELL2CO_PACKCO_VCELL1CO_VCELL2CF_TEMPICO_TEMPICO_TEMPERESERVED

0x9DCF_TEMPE

0xABIEOC0xADEOD_CAP0xAFMODE0xB00xB20xB40xB60xB90xE00xE7总计未用0xEF

(可用)SERIAL_NOCAP_FULLCYCLESVEOD_CVEOD_TRCAP_TRCAP

0xC0VEOD

(17)(未用)

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4.4.4

CTC–充电时间计数寄存器

CTC 记录了电池处于充电状态的累计时间长度。SR引脚电压极性为正表明电池处于充电状态。 该寄存器采用2Hz 内部时钟速率进行递增计数；因此，如果电流累计功能被使能，则CTC将以每秒计数2次或每小时计数7200次的速率进行递增计数，电流转换结束后 Ires寄存器的符号位返回‘0’。如果允许计数超出0xFFFFFFFF，则CTC寄存器中计数值可能出现计满返回，因此主机系统需对该寄存器内容进行正确维护。通过使用ACCclr寄存器中的CLR3位可以对CTC寄存器进行清零操作。

如果允许计数超出0xFFFFFFFF，则VC2A寄存器中计数值可能出现计满返回，因此主机系统需对该寄存器内容进行正确维护。通过使用ACCclr寄存器中的CLR6位可以对VC2A寄存器进行清零操作。

4.4.8VC2T–VC2 时间计数寄存器

VC2T记录了VC2引脚测量的累计时间。该寄存器采用2Hz 内部时钟速率进行递增计数，即以每秒计数2次或每小时计数7200次的速率进行递增。

如果允许计数超出0xFFFFFFFF，则VC2T寄存器中计数值可能出现计满返回，因此主机系统需对该寄存器内容进行正确维护。通过使用ACCclr寄存器中的CLR7位可以对VC2T寄存器进行清零操作。

4.4.5TA–温度累加寄存器

TA 中存放32位累计温度测量值，该数据来自内部或外部温度传感器。TA由Itres或ETres寄存器中的值进行更新。通过Accumctrl寄存器中的tsel位可以选择来自内部温度传感器还是连接在NTC引脚的外部热敏电阻作为温度测量器件。

如果允许计数超出0xFFFFFFFF，则TA寄存器中计数值可能出现计满返回，因此主机系统需对该寄存器内容进行正确维护。通过使用ACCclr寄存器中的CLR4位可以对TA寄存器进行清零操作。

4.4.6TAT–温度时间计数寄存器

TAT记录了PS700 进行温度测量并在TA寄存器中对测量值进行累加操作的累计时间长度。如果温度累计功能被使能，TAT 寄存器将采用2Hz 内部时钟速率进行递增计数，即以每秒计数2次或每小时计数7200次的速率进行递增。

如果允许计数超出0xFFFFFFFF，则TAT寄存器中计数值可能出现计满返回，因此主机系统需对该寄存器内容进行正确维护。通过使用ACCclr寄存器中的CLR5位可以对TAT寄存器进行清零操作。

4.4.7VC2A–VC2累加器

VC2A为32位寄存器，用于存放VC2 引脚测量值的累计值。在每一次测量操作结束之后，VC2A将进行步长值为VC2res寄存器值的递增计数。当Accumctrl寄存器中的AccV位置‘1’时，该功能将被使能。

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4.4.9

ADCONFIG – A/D 配置寄存器

ADCONFIG：A/D 配置寄存器 (地址43十六进制/67十进制)

ADENbit 7

bit 7

ADEN： A/D主使能位

如果不期望进行转换操作，应使用该位禁止 A/D转换器。1 =使能A/D 转换0 =禁止A/D 转换

Samp： 采样模式使能位

当 PS700 未处于上电复位、采样－休眠或闲置－休眠模式时，通过将该位来控制采样模式的使能。当该位置‘1’时，采样模式被使能且将进行周期性的转换操作。通过设定SampDiv位可以确定转换间隔时间。当该位清零时， 采样模式被禁止且 PS700 将处于运行模式。1 =使能采样模式0 =禁止采样模式Reserved： 保留位

SampDiv： 采样周期间隔时间控制位

当PS700工作在采样模式时，SampDiv 控制位用来确定采样周期的间隔时间。设定的时间间隔等于 2**(SampDiv) * 0.5 sec。图注：

‘1’ = 该位置‘1’

‘0’ = 该位清零

R = 保留位

Samp

保留

SampDiv<2:0>

bit 0

寄存器4-1：

bit 6

bit 5-3bit 2-0

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4.4.10

Accumctrl –累加控制寄存器

Accumctrl：累加控制寄存器 (地址 63十六进制/99十进制)

Accumbit 7

bit 7

Accl

AccT

AccV

tsel

保留

bit 0

寄存器4-2：

Accum：累加器总使能控制位“Accum”为 Accl、 AccT 和AccV累加操作的总使能控制位。如果“AccI”、“AccT”以及“AccV”中有一个或一个以上位被使能，Accum也应被同时使能以允许累加操作。如果“Accum”设置为‘0’，无论“AccI”、“AccT”和“AccV”取何值，所有累加操作都将被禁止。1 =使能累加操作0 =禁止累加操作

Accl：电流累加使能控制位

当“AccI”置‘1’时，将使能电流累加操作。DCA和CCA寄存器将周期性地累加 Ires 寄存器中的值。 而且DCT 和CCT 时间计数寄存器将分别在充放电期间进行相应的计数。 当“AccI”清‘0’时将禁止电流累加操作。1 =使能电流累加操作0 =禁止电流累加操作

bit 6

bit 5

AccT：温度累加使能控制位

当“Acct”置‘1’时，将使能TA中的累加操作。TA对来自AD5 结果寄存器中的内容进行累加，且此时TAT 时间计数器中的值将增一。当“Acct”置‘0’时，TA 中的累加操作将被禁止。1 =使能温度累加操作0 =禁止温度累加操作

bit 4

AccV：VC2电压累加使能位

当 “AccV” 为‘0’时， TA中的累加操作将被 VC1res 寄存器更新。当“AccV”为‘1’时，TA中的累加操作将被 VC2res 寄存器更新。

bit 3

tsel：温度传感器选择

当“tsel”为‘0’时，将对来自内部温度传感器的输入信号进行累加操作。 当“tsel”” 为‘1’时，将对来自外部温度传感器的输入信号进行累加操作。1 =选择外部温度传感器0 =选择内部温度传感器

bit 2-0

Reserved：保留位图注：

‘1’ = 该位置‘1’

‘0’= 该位清零

R = 保留位

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4.4.11

A/D 控制寄存器

以下定义了8个 A/D 控制寄存器。

表4-3：

A/D 寄存器编号

ADc1ADc2ADc3ADc4ADc5ADc6ADc7

A/D 控制寄存器

名称ITctrlETctrlVPctrlVC1ctrlVC2ctrlOFFSctrlAUXctrl

内部温度测量控制外部温度测量控制电池组电压测量控制VC1 电压测量控制VC2 电压测量控制偏移测量控制辅助测量控制

功能

地址 (十六进制)

464A4E52565A5E

以下对上述8个控制寄存器中包含个数据位进行了定义。

寄存器4-3：A/D 控制寄存器

使能bit 7

分辨率

参考电压

选择

bit 0

bit 7 bit 6-4

使能：A/D 测量使能控制位

该位为 ‘1’时将使能bit 0-6中定义的测量操作。

分辨率：A/D 分辨率选择控制位

如下所示，通过这三个控制位可对相应A/D结果寄存器的转换精度进行控制：分辨率 = 0:分辨率 = 1:分辨率 = 2:分辨率 = 3:分辨率 = 4:分辨率 = 5:分辨率 = 6:

8位 + 符号转换9位 + 符号转换10位 +符号转换11位 +符号转换12位 +符号转换13位 +符号转换14位 +符号转换

bit 3

分辨率 = 7:15位 +符号转换参考电压：A/D 参考电压选择控制位参考电压= 0： VR = 170 mV参考电压 = 1： VR = 340 mV

选择：A/D 输入选择控制位

为待进行的转换选择多路模拟转换输入通道，具体如下：选择= 0:选择= 1:选择= 2:选择= 3:选择= 4:选择= 5:选择 = 6:选择 = 7:图注：

‘1’= 该位置‘1’

‘0’ = 该位清零

R = 保留位

电流 (SR 引脚电压)内部温度传感器

外部温度传感器 (NTC引脚电压)VPACK (电池组电压)VC1电压VC2 电压偏移电压偏移电压

bit 2-0

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为使A/D 控制寄存器的实际功能与其名称相符，上述寄存器功能选择字段应如下设置。

表4-4：A/D 控制寄存器功能

A/D 寄存器编号

ADc0ADc1ADc2ADc3ADc4ADc5ADc6ADc7

名称IctrlITctrlETctrlVPctrlVC1ctrlVC2ctrlOFFSctrlAUXctrl

选择值0123456X

4.4.12A/D 结果寄存器

8个16位 ADres寄存器如下定义。

表4-5：

A/D 寄存器编号

ADr0ADr1ADr2ADr3ADr4ADr5ADr6ADr7

A/D 结果寄存器

名称IctrlITctrlETctrlVPctrlVC1ctrlVC2ctrlOFFSctrlAUXctrl

电流测量结果内部温度测量结果外部温度测量结果电池组电压测量结果VC1 电压测量结果VC2 电压测量结果偏移测量结果辅助测量结果

功能

地址 (十六进制)

4044484C5054585C

以下寄存器列表对8个16位ADres 寄存器中包含的各数据位进行介绍。

寄存器4-4：

符号bit 15

bit 15

ADres 寄存器

幅值

bit 0

符号： A/D 测量结果的极性位

符号位表明了某一测量结果的极性，其中：1 = 该值为负0 =该值为正

bit 14-0

幅值： A/D 输出的幅值位

幅值位报告了 A/D的 测量值，全‘0’表示测量值为0 而全‘1’表示测量结果达到满量程。图注：

‘1’= 该位置‘1’

‘0’ = 该位清零

R = 保留位

注：

ADctrl 寄存器中定义的分辨率控制位指定了测量分辨率，因此也指定了ADres寄存器中存放的数据位参数。

ADres 寄存器中的值符合左有效的原则。超出指定位的其它数据位内容应被忽略。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/eit4.html