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一、INA219简介

INA219是一个电流分流和电源监视器与I2C或smbus兼容的接口。该设备监测分流电压降和总线电源电压，可编程转换时间和滤波。可编程的校准值与内部乘法器相结合，可直接读出以安培为单位的电流。一个附加的相乘寄存器计算功率，单位为瓦。I2C或smbus兼容接口具有16个可编程地址。

二、引脚功能

IN+	连接到分流电阻的正级
IN-	连接到分流电阻的负级
GND	电源地
VS	电源正
SCL	时钟线
SDA	数据线
A0	IIC地址设置引脚
A1	IIC地址设置引脚

INA219有两个地址引脚，A0和A1。下图描述了16个可能地址中的每一个的引脚逻辑。由原理图可知 INA219 模块 A0 A1 引脚被下拉至 GND ，故 IIC 地址则为 Write：1000 0000 0x80 Read：1000 0001 0x81

三、寄存器介绍

1.配置寄存器 0x00

用于配置传感器的量程及工作模式等等

Bit	字段	类型	默认值(二进制)	描述
15	RST	R/W	0	设置成1 复位
14	NC	R/W	0	无功能 保留
13	BRNG	R/W	1	总线电压量程范围 0 = 16V FSR 1 = 32V FSR
11 12	PG	R/W	11	分流电阻最大电压，可设置最大量程电流，I=V/R (模块分流电阻R=0.1欧，非芯片内部电路) 00 ±40 mV 01 ±80 mV 10 ±160 mV 11 ±320 mV
7:10	BADC	R/W	0011	总线ADC分辨率及采样次数 参考下文说明
3:6	SADC	R/W	0011	分流ADC分辨率及采样次数 参考下文说明
0:2	MODE	R/W	111	操作模式 000 关闭 001 分流电压 触发 010 总线电压 触发 011 分流及总线电压 触发 100 关闭ADC 101 分流电压 连续测量 110 总线电压 连续测量 111 分流及总线电压 连续测量

BADC(7:10) SADC(3:6) 的配置都参考下图

2.分流电压寄存器 0x01

存放分流电压数据

3.总线电压寄存器 0x02

存放总线电压数据

总线电压值 = 寄存器值>>3 * LSB(4mV)
上图可知数据存放于寄存器的 3-15Bit ，故计算的话先右移三位去掉其余非数据位，再乘最小分辨率LSB(4mV)

4.功率寄存器 0x03

存放功率数据

功率 = 寄存器值 * Power_LSB ，Power_LSB 的计算参考第6小节说明

5.电流寄存器 0x04

存放电流数据

电流值 = 寄存器值 * Current_LSB ，Current_LSB 的计算参考第6小节说明

6.基准寄存器 0x05

设置传感器的基准值



根据上面的公式计算Cal(基准值) 首先得计算 Current_LSB(电流最小分辨率)，trunc 取整，Rshunt 分流电阻0.1R

Current_LSB_MAX = Maximum Expected Current(最大电流) / 2^15
Current_LSB_MIN = Maximum Expected Current(最大电流) / 2^12

最大电流 = 分流电阻最大电压(可通过00寄存器自行配置，本文采用320mV) / 分流电阻 = 320mV / 0.1R=3.2A

Current_LSB_MAX = 3.2A / 2^15 = 0.00009765625
Current_LSB_MIN = 3.2A / 2^12 = 0.00078125
取中间值适用值： Current_LSB = 0.0001A

因此 Cal(基准值) = 0.04096 / 0.0001A * 0.1R = 4096 = 0x1000 ，将该值写入寄存器 0x05 即可
测量结果如果出现偏差过大可用下图公式校准基准值

手册还给出了功率最小分辨率 Power_LSB 的计算公式

Power_LSB = 20 * 0.0001A = 0.002W

四、IIC 时序说明

1.写时序

2.读时序

该时序前还应加一个发送寄存器地址的时序：起始信号—IIC地址—ACK—寄存器地址—ACK

五、程序

INA219.c

#include <STC89C5xRC.H>
#include <IIC.H>
/*IIC 地址-------------------------------------------------------------------------------------------------------------*/
#define INA219 0x80
/*寄存器地址------------------------------------------------------------------------------------------------------------*/
#define	INA219_Configuration                          0x00
#define INA219_Shuntvoltage                           0x01
#define INA219_Busvoltage                             0x02
#define INA219_Power                                  0x03
#define INA219_Current                                0x04
#define INA219_Calibration                            0x05
/* INA219_curation Bit15-0 ------------------------------------------------------------------------------------------*/
#define RST 			0 		//设置成1复位 0(默认) （Bit15）
//                      0       //（Bit14 保留）
#define BRNG 			0   	//总线电压量程范围 16V （Bit13）
#define PG  			0x03	//分流电阻最大电压 ±320mV(默认) （Bit11-12）
#define BADC		    0x0C	//总线电压ADC分辨率/平均值设置  12位分辨率/16次平均值/8.51ms（Bit7–10）
#define SADC			0x0C    //分压电阻ADC分辨率/平均值设置  12位分辨率/16次平均值/8.51ms（bit3-6）
#define	MODE     	    0x07 	//运行模式  连续检测（默认）（Bit0–2）#define Configuration_H (RST << 7)|(BRNG << 5)|(PG << 3)|((BADC >> 1) & 0x0F)
#define Configuration_L ((BADC & 0x01) << 7)|(BADC << 3)|(MODE)
/* INA219_Calibration -------------------------------------------------------------------------------------------------*/
#define Calibration_H 0x10
#define Calibration_L 0x00
/*
0.32V/0.1R = 3.2A
Current_LSB_MAX = 3.2/2^12 = 0.00078125A
Current_LSB_MIN = 3.2/2^15 = 0.00009765625A
Current_LSB = 0.0001A = 0.1mA
Power_LSB = 20 * Current_LSB = 20 * 0.1mA = 2mW
CAL = 0.04096/(0.0001A*0.1R) = 4096 = 0x1000
*/
void INA219_Write(unsigned char Register,unsigned char Data_H,unsigned char Data_l)
{IIC_Start();IIC_SendByte(INA219);IIC_ReceiveAck();//没有对返回的 ACK 做处理IIC_SendByte(Register);IIC_ReceiveAck();IIC_SendByte(Data_H);IIC_ReceiveAck();IIC_SendByte(Data_l);IIC_ReceiveAck();IIC_Stop();
}
unsigned int INA219_Read(unsigned char Register)
{unsigned int Register_Data=0;IIC_Start();IIC_SendByte(INA219);IIC_ReceiveAck();//没有对返回的 ACK 做处理IIC_SendByte(Register);IIC_ReceiveAck();IIC_Start();IIC_SendByte(INA219+0x01);IIC_ReceiveAck();Register_Data = IIC_ReceiveByte();IIC_SendAck(0);Register_Data = (Register_Data<<8)|IIC_ReceiveByte();
//	IIC_SendAck(1);IIC_Stop();return Register_Data;
}
void INA219_Init()
{INA219_Write(INA219_Configuration,Configuration_H,Configuration_L);INA219_Write(INA219_Calibration,Calibration_H,Calibration_L);
}
unsigned int INA219_GetVoltage()//总线电压值 =  寄存器值>>3 * LSB(4mV)
{unsigned int Voltage;Voltage = (unsigned int)(((INA219_Read(INA219_Busvoltage)) >> 3) * 4);return Voltage;
}
unsigned int INA219_GetCurrent()//电流值 = 寄存器值 * Current_LSB(0.1mA)
{unsigned int Current;Current = (unsigned int)((INA219_Read(INA219_Current)) * 0.1);return Current;
}
unsigned int INA219_GetPower()//功率 = 寄存器值 * Power_LSB(2mW)
{unsigned int Power;Power = (unsigned int)((INA219_Read(INA219_Power)) * 2);return Power;
}

main.c

#include <STC89C5xRC.H>
#include <uart.H>
#include <INA219.H>
#include <delay.H>
//整形数据转字符数组
void IntToString(unsigned char *str,unsigned int dat)//str 存放字符的数组，dat 整形数据
{unsigned char i = 0;unsigned int buf[12];do { //先转换成 低位在前的十进制数组 将低位高位互换buf[i++] = dat % 10;dat /= 10;} while (dat > 0);while (i-- > 0) //将数组值转换为 ASCII 码反向拷贝到接收指针上{*str++ = buf[i] + '0';}*str = '\0';
}	
void main()
{unsigned int Voltage = 0,Current = 0,Power = 0;unsigned char arr[12];char * P = arr;uart_init();//波特率2400INA219_Init();Delay_x_ms(1000);while(1){Voltage = INA219_GetVoltage();Delay_x_ms(100);//获取总线电压Current = INA219_GetCurrent();Delay_x_ms(100);//获取电流Power = INA219_GetPower();//获取功率IntToString(P,Voltage);//int转char数组UART_Send(P);UART_Send("mV");UART_SendByte(0x0D);UART_SendByte(0x0A);IntToString(P,Current);UART_Send(P);UART_Send("mA");UART_SendByte(0x0D);UART_SendByte(0x0A);IntToString(P,Power);UART_Send(P);UART_Send("mW");UART_SendByte(0x0D);UART_SendByte(0x0A);Delay_x_ms(1000);}
}

六、实验现象

1.线路图

2.输出数据

5V 0.8A 测试
电源—负载仪

程序输出数据

5V 2A 测试
电源—负载仪

程序输出数据

7V 1A 测试
电源—负载仪

程序输出数据

以上内容个人理解，如有不正欢迎指教，需要资料及工程可留言邮箱