今日分享瑞萨RA MCU创意氛围赛的作品——高压电网电流监测。本项目基于启明6M5开发板用于监测高压三相电流数据，并对故障进行判断的设备，使用了串口、硬件I2C、ADC、OLED等硬件外设，使用瑞萨的FSP3.5版本，整体工程详见文末阅读原文。
启明6M5开发板
项目实现
三路ADC获取三相瞬时正弦波电流信息
正弦波转化为三相电流有效值
判断三相电是否发生故障
本地OLED显示，并上传云平台
软件设计
本人使用J-Link的SWD接口用于RA MCU的调试和程序下载，使用keil较为方便使用，需要如下配置：
P300/TCK/SWCLK可通过跳线帽可接到P201/MD引脚。用于控制MD引脚电平，使MCU上电时进入不同的启动模式
/* TODO: add your own code here */Debug_UART2_Init(); // SCI4 UART 调试串口初始化ESP8266_UART9_Init(); // ESP8266 (SCI9 UART) 串口初始化printf("欢迎使用野火启明6M5开发板\n\n");
硬件I2C的OLED
使用EBF Module 接口的P505，P506配置硬件I2C，驱动OLED屏幕
使用相关驱动初始化后，OLED打印信息。
OLED_ShowString(0, 16, (const uint8_t*)"AIrms", 16, 1);OLED_ShowString(43, 16,(const uint8_t*)"BIrms", 16, 1);OLED_ShowString(87, 16,(const uint8_t*)"CIrms", 16, 1);OLED_ShowString(0, 32, AIrms_str, 16,1);OLED_ShowString(43, 32, BIrms_str, 16,1);OLED_ShowString(87, 32, CIrms_str, 16,1);OLED_ShowString(0, 0, (const uint8_t*)"state:", 16, 1);OLED_ShowNum(87, 0, state,1,16, 1);OLED_Refresh_Gram();
数据采集
使用开口式电流互感器，可选一次侧与二次侧的变比100:1，200:1，500:1，将开口式电流互感器二次侧接入采样电阻，可转化为电压值进行ADC采样。
ADC配置
配置ADC扫描参数，赋能ADC通道。在此函数中设置通道特定设置。
/* Enable scan triggering from ELC events. */(void) R_ADC_ScanStart(&g_adc0_ctrl);
回调函数adc_callback ()
void adc_callback(adc_callback_args_t * p_args){FSP_PARAMETER_NOT_USED(p_args);scan_complete_flag = true;}
读取ADC值
err =R_ADC_Read(&g_adc0_ctrl, ADC_CHANNEL_0, &adc_data1);assert(FSP_SUCCESS == err);a1=(double)(adc_data1/4095.0)*3.3;
读取三通道ADC值
//ADC转换完成标志位volatile bool scan_complete_flag = false;void adc_callback(adc_callback_args_t * p_args){FSP_PARAMETER_NOT_USED(p_args);scan_complete_flag = true;}void ADC_Init(void){fsp_err_t err;err = R_ADC_Open(&g_adc0_ctrl, &g_adc0_cfg);err = R_ADC_ScanCfg(&g_adc0_ctrl, &g_adc0_channel_cfg);assert(FSP_SUCCESS == err);}/* 进行ADC采集，读取ADC数据并转换结果 */void Read_ADC_Voltage_Value(double *adcdata){uint16_t adc[3];(void) R_ADC_ScanStart(&g_adc0_ctrl);while (!scan_complete_flag) //等待转换完成标志{;}scan_complete_flag = false; //重新清除标志位/* 读取通道0数据 */R_ADC_Read(&g_adc0_ctrl, ADC_CHANNEL_1, &adc[0]);/* ADC原始数据转换为电压值（ADC参考电压为3.3V） */adcdata[0] = (double)(adc[0]*3.3/4095);/* 读取通道0数据 */R_ADC_Read(&g_adc0_ctrl, ADC_CHANNEL_2, &adc[1]);/* ADC原始数据转换为电压值（ADC参考电压为3.3V） */adcdata[1] = (double)(adc[1]*3.3/4095);/* 读取通道0数据 */R_ADC_Read(&g_adc0_ctrl, ADC_CHANNEL_3, &adc[2]);/* ADC原始数据转换为电压值（ADC参考电压为3.3V） */adcdata[2] = (double)(adc[2]*3.3/4095);}
计算出电流有效值
/******************************************************函数名称： getrms描述： 遍历查找电流样本点，得到极致点序列，计算出电流有效值输入： iphase：电流样本数组SAMPLE_N：电流样本数据点数输出：返回： 电流有效值******************************************************/float getrms(float *phase,int SAMPLE_N){int changeSignCount=0;int changeSignIndex[changeSignCount];// 遍历查找电流样本点for (int i = 1; i < SAMPLE_N; i++){//极大值，if((phase[i-1] <= phase[i] && phase[i] >=phase[i+1]) ){changeSignIndex[changeSignCount] = i;changeSignCount++;}}// 创建新数组，放置查找结果float changeSignSeq[changeSignCount];float max = 0;float min = 0;for(int i = 0; i < changeSignCount; i++){changeSignSeq[i] = phase[changeSignIndex[i]];if (maxmax=changeSignSeq[i];}if (min>changeSignSeq[i]) {min=changeSignSeq[i];}}//得出电流有效值if(fabs(max)>fabs(min)) {return (float)(fabs(max) * 0.707);}else {return (float)(fabs(min) * 0.707);}}
电流故障类型判断
/******************************************************函数名称： changesign描述： 电流故障类型判断输入： Aphase,Bphase,Cphase三相电有效值maxphase理论最大电流输出：返回： 错误类型******************************************************/int GetCableFaulttype(float Aphase,float Bphase,float Cphase,float maxphase){int Fault;if(Aphase{if(Aphase<2||Bphase<2||Cphase<2){Fault = 5;//接地网脱落,或三相电未全部接地}Fault =6;//接地正常}else{if(Aphase>100||Bphase>100||Cphase>100){Fault = 3;//隔板击穿}//排序得到最大最小值float max=Aphase;float min=Bphase;if(max<=Bphase){max=Bphase;min=Aphase;}if(max<=Cphase){max=Cphase;}if(min>=Cphase){min=Cphase;}if(max>6*min){Fault = 0;////接地错误}if(max>6+min){Fault = 2;//外护套破损}}return Fault;}
PARTITION_BREAKDOWN = 3,//隔板击穿
一般使用4G模块，也可使用本开发板上板载的ESP8266
实现效果
没有实际接入高压电，ADC通道1，直接接入函数发生器生成的50HZ正弦波3.3V波峰，有效值为3.3*0.7.7=2.3331V，故障状态6表示正常。
视频演示说明
您可识别下方二维码或点击文末阅读原文访问，获取更多资料：
如您在使用瑞萨MCU/MPU产品中有任何问题，可识别下方二维码或复制网址到浏览器中打开，进入瑞萨技术论坛寻找答案或获取在线技术支持。
https://community-ja.renesas.com/zh/forums-groups/mcu-mpu/
1
END
1
推荐阅读
【瑞萨RA MCU创意氛围赛】项目31——基于RA6M5的电子墨水屏微信信息站
【瑞萨RA MCU创意氛围赛】项目32——VFD时钟
【瑞萨RA MCU创意氛围赛】项目33——基于NBIOT的云端语音报警系统
