Other Parts Discussed in Post： BQSTUDIO， EV2400， BQ27Z561， GPCCHEM， GPCRA0， GPCRB， GPCCEDV

盛業韜 Charlie Sheng TI電量計產品技術支持

摘要

TI開發套件Battery Management Studio （BQstudio）提供了一套完整的可協助評估，設計，配置，測試TI各類電源管理產品的工具，可用于協助使用者進行電量計，充電芯片，無線充電，模擬前端等產品的開發。本文將主要針對電量計開發流程，由簡入深地介紹如何使用BQstudio進行電量計產品的開發和測試。

1，BQstudio軟件安裝與硬件連接介紹

1.1 軟件安裝

在TI官網中，有以下兩種版本的BQstudio可供選擇：BQstudio Stable和BQstudio Test

BQstudio Stable版本支持絕大多數TI電量計產品，能為絕大多數的產品提供穩定的支持，如果使用TI的產品在BQstudio stable的列表中，可以使用這個版本。

BQstudio Test 版本是即時更新的版本，如果使用的TI產品未在Stable版本中列出，請使用這個版本。

上述兩個版本都可以在TI官網https://www.ti.com/tool/BQSTUDIO 上下載， 下載時需要確認出口管制聲明。

1.2 硬件連接示例

請注意，在使用電量計評估模塊時，BQstudio需要通過EV2400與評估模塊相連接。EV2400是一塊基于USB的PC接口板，請在TI官網購買EV2400，EV2400 EVM接口板支持IBM兼容以及其他類型的PC（具有其特定平臺所需的驅動程序）可以通過通用串行總線（USB）端口與TI SMBus或I2C接口的電量計評估模塊進行通信。

圖2：連接示例

1.3 注意事項

安裝軟件時，請將BQstudio安裝在C：默認目錄下，路徑中所包含的子目錄都需要以英文命名。

EV2400固件驅動可以進行更新，更新文件以及步驟詳見：http://www.ti.com/tool/ev2400， BQstudio工具可幫助確定機器上安裝的EV2400固件的當前版本。 要找到當前版本，請插入EV2400到安裝了BQstudio的計算機。 BQstudio啟動后，固件版本顯示在儀表板窗口的頂部，靠近USB電纜圖標。

2，BQstudio電量計相關頁面介紹

下面以BQ27Z561為例，詳細介紹BQstudio電量計的各個相關頁面以及使用的注意事項。

2.1，總覽

圖3：電量計開發界面總覽

進入BQstudio，成功連接EV2400以及電量計IC后，可以看到上圖所示界面。我們可以把界面從上至下分為五個區域：

藍色框：選項欄

綠色框：工具欄

紅色框：儀表盤界面

黃色框：數據界面

紫色框：命令列表

橘色框：操作記錄欄

選項欄可以對BQstudio的顯示和界面進行人性化的設置，查看幫助以及進行更新。工具欄能方便快捷的打開電量計和BQstudio相關的視圖。儀表盤界面顯示了適配器以及電量計IC的連接狀態，以及部分參數和版本信息。數據界面允許對電量計進行部分數據讀取和寫入，寄存器狀態也顯示在下方的列表中。右側的命令列表顯示了所有TI開放的集成命令，下方的操作記錄欄會記錄和顯示所有進行過的命令，命令名，返回的結果，進行操作的相關地址均會被記錄。

2.2，選項欄以及工具欄簡介

BQstudio選項欄包含四個部分：File，View， Window，Help

File欄中可以進行BQstudio重啟和退出

View欄中我們可以查看到所有與電量計相關的工具

Window -》 Preference欄中我們可以對BQstudio進行人性化的設置：

Preference -》 All global Setting欄中允許我們進行基礎視圖和高級視圖的切換，基礎視圖僅顯示一個字節的寄存器的數據，而高級視圖可以顯示全部兩個字節的寄存器數據。我們也可以修改EV2400的I2C時鐘頻率， 最高支持400kHz。

圖6：基礎視圖和高級視圖

Preference -》 Alt I2C Device Address 主要的功能是若器件的默認I2C地址不是0x10時我們可以手動輸入該器件的地址，當BQstudio重啟時會自動掃描該地址。

Preference -》 Charger欄允許我們根據需要自定義記錄文件的格式。

Preference -》 Charger Data Graph欄允許我們修改監控數據時的圖表中所允許的橫坐標數量。

Preference -》 Data Graph欄允許我們修改監控數據時的圖標所允許的最大曲線數量以及數據數量。

Preference -》 Data Memory中我們可以修改在IC運行過程中BQstudio自動導出其配置文件（.gg文件） 的時間間隔，單位為毫秒。我們也可以對自動導出的配置文件進行命名。若勾選了下方Disable Flag Display，導出文件中便不會含有IC標志位的信息。下方也有三個選項供我們選擇導出的內存數據的格式。

圖7：Data Memory界面

Preference -》 ECC authentication全稱橢圓曲線加密算法，有著比SHA加密算法的更難破解的加密邏輯

Preference -》 GPC cycle此欄中我們可以修改進行GPC數據處理過程中每個周期自動導出的寄存器數據（.log文件） 中數據排列格式和數據類型

Preference -》 Help中我們可以修改幫助相關的設置。

Preference -》 Monitoring Setting欄中我們可以修改寄存器標志位置位和復位的顏色。

Preference -》 Register中我們可以修改IC運行過程中自動導出的寄存器數據（.log文件） 的間隔時間，單位毫秒，我們也可以選擇是否導出靜態數據以及保留位 （Reverse data） 的信息，排列格式和數據類型也支持自定義設置。

圖8：寄存器設置

2.3，儀表盤界面介紹

儀表盤界面從上至下顯示了BQstudio版本信息，適配器類型以及固件版本，適配器與IC的通訊協議類型，電量計芯片型號和固件版本，I2C地址，環境溫度。下方還顯示了電池的電壓以及容量信息。

建議在對IC進行固件燒錄，數據記錄和導出的過程中，將BQstudio最上方默認的自動刷新功能關閉，自動刷新功能會每隔4秒掃描I2C總線上的設備信息，有小概率的情況導致數據記錄出錯。

2.4，固件燒錄

TI的電量計IC出廠時會自帶當前最新版本的固件，若需要進行固件更新或者替換某版本的固件，可以在Programming界面進行燒錄，點擊右側Browse選擇固件所在文件夾，點擊Program進行編程。

注意，在燒錄過程中請保證IC持續供電，燒錄過程中IC斷電可能會造成IC報廢。燒錄文件所在的路徑 中不允許存在中文命名的文件夾，請保證所有文件夾都以中文命名。

2.5，寄存器操作

在IC運行過程中，BQstudio提供了對實時數據進行自動記錄的功能，在寄存器界面右上角點擊Start Log按鈕，然后選擇記錄數據存放的文件夾，確定之后BQstudio會根據設定的時間間隔開始自動記錄IC過程中的運行數據，包括電壓電流溫度采樣和標志位信息。通過I2C通訊保存在指定文件夾中。

BQstudio一共提供了兩種方式對寄存器進行寫入，第一種是直接在寄存器頁面進行寫入，上圖的顯示的寄存器右側我們可以看到有兩種圖標，形狀為筆的圖標代表寄存器是可以被修改的，形狀為鎖的圖標代表寄存器是只讀的。

另外，我們可以通過高級指令對寄存器內容進行讀寫操作，具體步驟請詳見2.7.

2.6，導入和導出配置文件

在對電量計IC進行測試和運行，針對項目調整為了所有合適的參數之后，BQstudio可以導出所有的配置信息至文件中，在另一臺電腦上使用時可一鍵導入所有配置文件。由于阻抗跟蹤算法會在IC運行中實時更新電池阻抗，壽命等信息，所以BQstudio也允許在IC運行過程中實時導出配置文件

進入Data Memory界面，點擊右上角的Export，指定文件夾便可導出當前的配置文件。Auto Export可以自動導出充放電過程中的實時配置。Export Defaults則是導出BQstudiio默認的配置。

點擊Import下拉選項，有四個選項可以選擇：

Import Default：導入BQstudio默認的配置文件

Import From File：導入指定配置文件中的參數

Import Default （Advanced）：導入默認的配置文件的基礎上，可以選擇是否直接寫入電量計IC， 選擇Configure Selection允許設置BQstudio僅導入指定類型的配置數據，參考下圖

Import From File （Advanced）：同上，可選擇導入指定文件中某些參數。

2.7，指令和高級指令

BQstudio主界面右側列出了IC所支持的集成指令，集成指令會自動修改多個寄存器參數從而實現特定的功能。點擊指令之后，會在下方顯示出指令運行的記錄以及返回的結果。

集成的指令功能可以在技術參考手冊 （Technical Reference Manual） 中找到。

我們可以通過高級指令 （Advanced Command） 對寄存器或Data Memory 進行讀取和寫入。在高級指令頁面中我們需要在最上方填寫在儀表盤讀到的I2C通訊地址，第二行填寫具體寄存器的地址，寄存器地址可以在技術參考手冊 （Technical Reference Manual） 中查找，第三行填寫需要寫入的數據，第四行填寫需要從寄存器開始地址寫入的字節數。然后點擊右側的寫入/讀取，具體操作如下：

2.8，化學ID選擇

TI的化學ID庫提供了5000+不同種類電芯的電化學特性曲線，若您需要對電芯進行ChemID定制，以獲得更好的精確度，請聯系TI支持團隊。同時BQstudio也提供了電芯曲線 匹配功能，詳見3.1， 3.2， 3.3。

若您是在TI定制了化學ID，可以點擊Chemistry ID選項欄進行重新排序，若您的ID無法找到，請勾選點擊左上角的“include chemistry IDs that do not support Turbo Mode 2”再進行查找。

2.9，其他

對于生成量產文件的 Golden Image，TI提供了多種文件類型以供量產

總的來說以.fs結尾的文件都是flash stream文件，不同文件區別如下：

.SREC/SENC file：是舊版本的摩托羅拉HEX文件，固件文件以十六進制格式儲存在flash內存中，同時也包含電量計配置文件信息以及完整的Golden Image。

.gm.fs：文件僅適用基于ROM based的電量計

.bq.fs：文件適用于flash based的電量計，它包含所有升級固件的指令，升級程序會在電量計中被執行，因此此格式的文件具有更新固件的能力。如果TI提供了一個.bq.fs文件，那該文件將會被用于電量計的固件更新。此文件也包含了一個完整的Golden Image。

.df.fs：是data flash flash stream文件的縮寫，僅包含data flash信息，可以進行更快速的編程。

.ot.fs：是One Time programming文件的縮寫，適用于單次編程 （OTP） 的電量計，包含了所有用于編程OTP電量計的指令，當電量計上電的時候所有指令會被拷貝至RAM內存中。

2.10，注意事項

若電量計運行期間出現了未知的問題，請謹慎將電量計中的固件信息以文件的形式導出，這樣操作將會導致電量計重置，電量計出現的問題和現象可能會消失。

某些電量計提供I2C轉HDQ的功能，請謹慎使用這一功能，因為轉變是永久生效的。

3，其他相關功能介紹

TI擁有許多輔助電量計開發的工具，具體為以下幾種：

GPCCHEM：可以根據用戶提供的電流電壓溫度曲線在TI 化學ID庫中匹配最佳的化學ID。

GPCRA0：可以對常溫的阻抗數據進行優化

GPCRB：可以對低溫的阻抗數據進行優化

GPCCEDV：可以處理CEDV電量計的充放電數據，優化CEDV參數。

GPCCHEMUpdater：用于更新TI化學ID庫

3.1，GPCCHEM

BQstudio提供了便捷的功能供用戶生成用于匹配ChemID的文件：

圖20：GPCPackager 界面

GPCPackager界面可以為用戶生成用于GPCCHEM，GPCRA，GPCRB的文件

首先在第一欄我們選擇需要進行優化的選項，從上至下分別為GPCCHEM，GPCRA，GPCRB，以GPCCHEM舉例，首先我們需要擁有對電芯進行充放電測試的.log數據，注意這個.log數據文件必須是使用BQstudio導出的，然后我們需要選擇文件導出的文件夾，注意導出的文件夾必須保證是空的，否則導出失敗。此步驟完成后，點擊Load Files，下方的信息會更新：

圖21：GPCPackager 界面2

此時我們填寫電芯串數，點擊下方的Generate Package，用于GPCCHEM匹配的文件就自動生成了。將生產的壓縮包文件上傳至TI官網：https://www.ti.com/tool/GPCCHEM？keyMatch=GPCCHEM&tisearch=Search-EN-everything&usecase=GPN

等待幾分鐘郵件就會收到匹配信息。生成用于GPCRA，GPCRB的文件同理。

3.2，GPCCHEMUpdater

TI會定期更新化學ID庫中的化學ID號，請在http://www.ti.com/tool/download/GASGAUGECHEM-SW下載：

圖22：TI官網GPCCHEMUpdater

TI官網中提供了兩種文件用于更新化學ID庫，第一個適用于EVSW，第二個用于BQstudio，下載之后請解壓縮，并將所有文件拷貝到BQstudio根目錄中 …/BatteryManagementStudio/Chemistry/ 文件夾中。

4，總結

本文以BQ27Z561為例詳細介紹了如何使用BQstudio進行電量計開發，使用手冊以及注意事項。文章中提到的注意事項都是通過用戶報告以及生產應用中實際發生過的經歷總結而來，對于電量計開發具有通用的參考性。車規級的Monitor因為.bqz文件稍有不同，某些視窗中的結構和格式可能有細微差異，用戶仍可以參考此文進行開發和測試。

5，參考文檔

EV2400 Evaluation Module Interface Board User’s Guide. （Rev.D）， http://www.ti.com/lit/pdf/sluu446d

審核編輯：金巧