磁共振式無線充電器相關參數計算和軟件設計案例濾波電容C1：由下式可以求得：(3-1)穩(wěn)壓二極管D采用12V的IN4742系列；變壓器：功率為10w，頻率為190HZ；SP型補償電容用于串聯(lián)諧振電路補償：(3-2)發(fā)射線圈和接收線圈的耦合系數由串聯(lián)耦合測試法得到。將兩個線圈串聯(lián)正接：（3-3）串聯(lián)正接：（3-4）得到兩個線圈的互感：(3-5)耦合系數：(3-6)接收電路的整流器所接濾波電容C2：(3-7)其中：二、軟件系統(tǒng)設計4.1軟件系統(tǒng)架構該智能無線充電器的軟件部分可以分為系統(tǒng)調用層和設備驅動層兩部分，系統(tǒng)調用層主要負責設備的具體功能設計，給模塊加入指定的功能設備驅動層主要負責初始化AD轉換，SPI通信和GPIO接口等基本外設。軟件結構框圖如圖十九所示。ARM驅動程序流程圖如下圖所示：4.2A/D轉換實現4.2.1A/D轉換的配置接下來對STM32F103ZE單次轉換模式進行了相關配置，用于完成充電設備對電池設備電量的檢測。A/D轉換采用ADC通道1。這里需要說明一下，使用到的庫函數文件存儲在在stm32f1xx_adc.文件和tm32f1xx_adc.c文件中。配置ADC1可以分五個步驟完成：開啟GPIOA口時鐘ADC1時鐘，然后設置模擬輸入端口為PA1。同時要把PA1復用為ADC，ADC1時鐘還需要進行使能。使能GPIOA時鐘和ADC1時鐘的具體方法為：__HAL_RCC_ADC1_CLK_ENABLE();//使能ADC1時鐘__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();//開啟GPIOA時鐘初始化GPIOA1為模擬輸入的關鍵代碼為：GPIO_InitTypeDefGPIO_Initure;GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_1;//PA1GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_ANALOG;//模擬GPIO_Initure.Pull=GPIO_NOPULL;//不帶上下拉HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_Initure)(2)初始化ADC，設置ADC時鐘分頻系數、分辨率、模式、掃描方式、對齊方式。在HAL庫中，初始化ADC是通過函數HAL_ADC_Init來實現的，該函數聲明為：HAL_StatusTypeDefHAL_ADC_Init(ADC_HandleTypeDef*hadc);該函數只有一個入口參數hadc，為ADC_HandleTypeDef結構體指針類型，結構體定義為下圖所示：該結構體定義和其他外設比較類似，第二個成員變量Init含義:結構體ADC_InitTypeDef類型，結構體ADC_InitTypeDef定義為下圖所示：和其他外設相同，ADC的MSP初始化函數在HAL庫中也是可以找到的。通常，MSP初始化函數中都會存放GPIO初始化函數和時鐘使能函數。函數聲明為：voidHAL_ADC_MspInit(ADC_HandleTypeDef*hadc);(4)開啟AD轉換器。在完成了步驟(1),(2),(3)之后AD轉換器就打開了（通過寄存器控制)。HAL_ADC_Start(&ADC1_Handler);//開啟ADC(5)配置通道，讀取通道ADC值。此時就已經完成了A/D轉換的預設，準備就緒。設置規(guī)則序列1里面的通道，在啟動ADC轉換之前，需要設置在規(guī)則序列一里中的通道。只有完成這一步之后，才能在結束轉換之后，讀取A/D轉換的最終結果。設置采樣周期和規(guī)則序列通道的函數是:HAL_StatusTypeDefHAL_ADC_ConfigChannel(ADC_HandleTypeDef*hadc,ADC_ChannelConfTypeDef*sConfig);該函數有入口參數有兩個：入口參數1：結構體指針類型入口參數2：，是結構體指針類型其結構體定義如下圖所示：盡管結構體有四個成員變量，但是對于STM32F103ZE只用到了Channe1,Rank,SamplingTime前面三個成員變量。Channel表示為設定為ADC通道1規(guī)則序列中：第幾個轉換是用Rank來設置要配置的通道采樣時間用SamplingTime來配置。具體操作為：完成對通道1的配置和使能ADC之后，就可以開始讀ADC轉換的值。這里采用查詢的方式讀取A/D轉換的結果即電池設備鋰電池的電量信息，但是轉換也是需要時間的，因此這里需要等待轉換結束。此過程HAL庫提供了專用函數：HAL_ADC_PollForConversion的定義為：HAL_StatusTypeDefHAL_ADC_PollForConversion(ADC_HandleTypeDef*hadc,uint32_tTimeout);等待上一次轉換結束之后，接下來就是讀取ADC值，函數為：uint32_tHAL_ADC_GetValue(ADC_HandleTypeDef*hadc);4.2.2A/D轉換源碼同時，在HARDWARE分組下面新建了adc.c，也添加了對應的頭文件adc.h。adc.c文件中的代碼是對A/D轉換相關函數的初始化，adc.h文件中的代碼是和A/D轉換相關的操作函數。下圖分別是adc.c文件，adc.h文件和main.c文件中的源碼。（1）adc.c文件：（2）adc.h文件：main.c文件：4.3SPI通信實現4.3.1SPI的特點串行外圍設備接口就是SPI。如今在FLASH、EEPROM、AD轉換器、實時時鐘、數字信號解碼器和數字信號處理器DSP數字信號解碼器之間均會用到SPI。SPI是一種通信總線，其基本特性是：高速、全雙工、同步；在PCB設計時，其芯片的管腳上只占用4根線，為PCB的布局節(jié)省了空間，提高了芯片管腳的使用效率，因此這也使得SPI應用十分廣泛。該智能無線充電系統(tǒng)的ARM核：STM32F103ZE也有SPI接口。SPI接口一般使用4條線通信：(1)MISO：MastInSlaveOut，從主機設備（Mast）數據輸入，從從機設備（Slave）數據輸出。(2)MOSI：MastOutSlaveIn，從主機設備（Mast）數據輸出，從從機設備（Slave）數據輸入。(3)SCLK:由主設備產生的時鐘信號。(4)CS:在主設備控制下從設備片選信號。SPI主要特點有：可以同時發(fā)出和接收串行數據可以當作主機或從機工作提供頻率可編程時鐘發(fā)送結束中斷標志寫沖突保護總線競爭保護等根據外設工作要求，其輸出串行同步時鐘極性和相位可以進行配置，可以實現外設和SPI模塊進行數據交換，時鐘極性（CPOL）對傳輸協(xié)議沒有重大的影響。（1）CPOL=0時，串行同步時鐘的空閑狀態(tài)為low（2）CPOL=1時，串行同步時鐘的空閑狀態(tài)為highCPHA（時鐘相位）能夠在數據傳輸時，從兩種不同的傳輸協(xié)議中選擇傳輸協(xié)議之一進行傳輸數據:CPHA=0時,數據采樣在串行同步時鐘的第一個跳變沿（↑或↓）進行CPHA=1時,數據采樣在串行同步時鐘的第二個跳變沿（↑或↓）進行。與SPI主模塊通信的外設備時鐘相位和極性應該和SPI主模塊一致。4.3.1SPI的配置在頭文件stm32f1xx_spi.h和stm32f1xx_spi.c中定義了SPI相關庫函數。以下五個步驟是對STM32F103ZE的主模式配置，具體步驟如下：配置相關引腳的復用功能SPI2時鐘需要先對其進行使能。通過寄存器的第14位對SPI2的時鐘進行設定。其次要將SPI2的相關引腳設置為輸出復用模式，若沒有此步驟，這些I/O口的狀態(tài)任然是默認，即標準輸入輸出端口。這里使用的作為三個復用功能的I/O口是GPIOB-13、GPIOB-14、GPIOB-15。對SPI2時鐘使能的具體C語言代碼如下圖所示：通過SPI2_CR1來設置SPI2工作模式將SPI2的模式設定為主機模式，數據的格式是8位,然后通過CPHA位和CPOL位來設置采樣方式和SCK時鐘極性。并設置SPI2的時鐘頻率（時鐘頻率的設定范圍是0MH~Z18MHZ），數據的格式也可以通過CPHA位和CPOL位來配置（LSB和MSB的前后順序)。在HAL庫中初始化SPI的函數為：HAL_StatusTypeDefHAL_SPI_Init(SPI_HandleTypeDef*hspi);下面我們來看看SPI_HandleTypeDef定義如下圖所示：該結構體有2個指針類型變量和6個成員變量。第二個成員變量Init，它是結構體類型，該結構體定義如下圖所示：通過配置SPI2_CR1寄存器的第六位對SPI2的使能，使能SPI2就是將其啟動。接下來，SPI通訊就可以開始了。庫函數使能SPI2的方法為：__HAL_SPI_ENABLE(&SPI2_Handler);//對SPI2使能(4）SPI傳輸數據為了完成數據通信，需要有接收數據的函數和發(fā)送數據的函數，HAL庫提供的發(fā)送數據函數原型為：HAL_StatusTypeDefHAL_SPI_Transmit(SPI_HandleTypeDef*hspi,uint8_t*pData,uint16_tSize,uint32_tTimeout);其含義是向SPQX數據寄存器寫入數據，并將該數據發(fā)送出去。HAL庫提供的接受數據函數原型為：HAL_StatusTypeDefHAL_SPI_Receive(SPI_HandleTypeDef*hspi,uint8_t*pData,uint16_tSize,uint32_tTimeout);其含義是從SPIx數據寄存器讀出接受到的數據。SPI通信的原理全雙工（發(fā)送一個Byte和接受一個Byte是同時進行的），所以HAL庫也提供了一個發(fā)送接收同步函數：HAL_StatusTypeDefHAL_SPI_TransmitReceive(SPI_HandleTypeDef*hspi,uint8_t*pTxData,uint8_t*pRxData,uint16_tSize,uint32_tTimeout);(5）設置SPI傳輸速