树莓派UPS供电（附图、视频、代码）

通过XiaoJi UPS做供电，通过Arduino做控制。

通过XiaoJi UPS来感知车辆是否处于启动状态（电瓶供电），如果在启动状态转为熄火状态，则XiaoJi UPS指定针脚会由高电平变为低电瓶，Arduino监测到这种变化时，给树莓派发sudo poweroff指令，（需要判断树莓派完全关机后，写开关机状态的标志位），随后通过继电器断开给树莓派的供电；如果车辆由熄火变为点火状态，XiaoJi UPS会又低电平转为高电瓶，这时可以通过Arduino使继电器给树莓派供电开机。已经开发完成。（蜂鸣器用于当检测到树莓派开关机异常时报警）。此外，车辆熄火后，arduino会进入到LowPower Mode来节约电量（同时干掉了arduino的power led和继电器的power led来节省待机时耗电量）

视频请见http://v.youku.com/v_show/id_XMzYxMTQzMDk5Ng==.html

不是专业开发，代码写的比较烂，开发完也没重构，凑合看，理解意思就行了。

arduino代码：

#include "LowPower.h"


const int wakeUpPin = 2;              //用于接收外部中断（中断为UPS产生）
int piUartTxDetectPin = 3;            //定义用于连接Raspberry Pi的UART_TX来检测关机完全完成的针脚
int piStartDetectPin = 8;             //定于用于连接Raspberry Pi的检测开机完全完成的针脚 （Raspberry Pi开机完成后把其特定pin置为高电平）
int relayPin = 5;                     //用于控制继电器
int lowPowerDetectPin = 6;            //用于通过树莓派IIC检测UPS电量，如果电量低则该针为高电平
int piHaltTriggerPin = 7;             //用于向树莓派触发关机指令
int buzzerPin = 4;                   //蜂鸣器  
int ledPin = 13;                      //定义板载LED针脚


int startCounter = 0;                 //用于检测开机完全完成的计数器
int haltCounter = 0;                  //用于检测关机完全完成的计数器
int errorCounter_start = 0;           //检测开机过程中未能正常启动
int errorCounter_halt = 0;            //检测关机过程中未能正常关机
String raspStatus = "start";          //用于操作树莓派的状态标志


void setup()
{
  pinMode(relayPin, OUTPUT);
  digitalWrite(relayPin, LOW);
  pinMode(ledPin, OUTPUT);       
  digitalWrite(ledPin, LOW);                  //关闭板载LED
  pinMode(piUartTxDetectPin, INPUT);          //不支持Pull-down，需要加硬下拉
  pinMode(piStartDetectPin, INPUT);     
  digitalWrite(piStartDetectPin, HIGH);       //上拉  
  pinMode(wakeUpPin, INPUT);        
  digitalWrite(wakeUpPin, HIGH);              //上拉   
  pinMode(piHaltTriggerPin, OUTPUT);
  digitalWrite(piHaltTriggerPin, LOW);
  pinMode(lowPowerDetectPin, INPUT);    
  digitalWrite(lowPowerDetectPin, HIGH);      //上拉 
  pinMode(buzzerPin, OUTPUT);
  Serial.begin(9600);                        //设置串口，仅用于调试目的
  delay (200);                                //开机时针脚电平不稳定，等待500ms再开始执行后续判断逻辑
}


void wakeUp()                                 //中断函数，修改raspStatus状态
{
  raspStatus = "start"; 
  //Serial.println("wakeUp");
}


void loop() 
{
  if (raspStatus == "start"){                                 //执行开机操作
    //Serial.println("raspStatus: start and set relayPin to HIGH");
    digitalWrite(relayPin, HIGH);                             //接通继电器，开始给树莓派供电
    //Serial.println(digitalRead(piStartDetectPin));


    if (digitalRead(piStartDetectPin) == LOW){                //用于判断树莓派系统是否已经完全启动
      startCounter++;
    }
    else{
      startCounter = 0;
      errorCounter_start += 1;
    } 
    if (startCounter >= 4){                                   //树莓派系统已经完全启动
      if (digitalRead(wakeUpPin) == HIGH){                    //车辆处于点火状态
        //Serial.println("System Completely Started!");
        raspStatus="CompletelyStarted";
      }
      else{                                                   //说明在点火后，Raspberry还没有完全开机前，又熄火了
        raspStatus = "halt";
        digitalWrite(piHaltTriggerPin, HIGH);                 //将piHaltTriggerPin置为高电平，树莓派读到这个高电平后，将进行halt
        //Serial.println("Turn to halt");
      }
      startCounter = 0;
      errorCounter_start = 0;
    }
    if (errorCounter_start == 20){                            //在一定时间内没有完成开机
      Serial.println("start_error!");
      for(int i=0;i<4;i++){                                   //播放错误提示音
         tone(buzzerPin,494);
         delay(150);
         noTone(buzzerPin);
         delay(100);
      }
    }
    delay (1000);
  }


  if (raspStatus == "CompletelyStarted"){                     //树莓派已经完成启动，处于运行状态
    delay(3000);                                              //增加延迟3秒，节省资源。
    if (digitalRead(wakeUpPin) == LOW){                       //UPS状态输出低电平说明车辆熄火
      digitalWrite(piHaltTriggerPin, HIGH);                   //将piHaltTriggerPin置为高电平，树莓派读到这个高电平后，将进行halt
      raspStatus = "halt";
      //Serial.println("Car turned off, halt...");
    }
    if (digitalRead(lowPowerDetectPin) == LOW){               //UPS电量低
      digitalWrite(piHaltTriggerPin, HIGH);                   //将piHaltTriggerPin置为高电平，树莓派读到这个高电平后，将进行halt
      raspStatus = "halt";
      //Serial.println("UPS low power, halt...");
    }
  }
  
  if (raspStatus == "halt"){                                  //判断树莓派完全关闭
    //Serial.println(digitalRead(piUartTxDetectPin));
    if (digitalRead(piUartTxDetectPin) == LOW){               //判断树莓派完全关闭
      haltCounter++;
    }
    else{
      haltCounter = 0;
      errorCounter_halt += 1;
    } 
    
    if (haltCounter >= 10){
      raspStatus="CompletelyShutdown";
      digitalWrite(piHaltTriggerPin, LOW); 
      haltCounter = 0; 
      errorCounter_halt = 0;
      //Serial.println("Setting raspStatus to CompletelyShutdown and set relayPin to LOW!");
      digitalWrite(relayPin, LOW);                            //断开继电器开关，停止给树莓派供电
    }
    if(errorCounter_halt == 15){                               //在一定时间内没有完成关机
      Serial.println("halt_error!");
      for(int i=0;i<4;i++){                                   //播放错误提示音
        tone(buzzerPin,494);
        delay(150);
        noTone(buzzerPin);
        delay(100);
      }
      raspStatus="CompletelyShutdown";
      digitalWrite(piHaltTriggerPin, LOW); 
      haltCounter = 0; 
      errorCounter_halt = 0;
      digitalWrite(relayPin, LOW);                            //断开继电器开关，停止给树莓派供电
    }
    delay (1000); 
  }     
  
  if (raspStatus == "CompletelyShutdown"){                    //已经完全关闭并切断Raspberry供电状态；
    if (digitalRead(wakeUpPin) == LOW){                       //判断车辆处于熄火状态
      //Serial.println("attachInterrupt");    
      attachInterrupt(0, wakeUp, RISING);                     //开启中断
      //Serial.println("Power-Down");
      delay (1000);                                           //这里必须要delay，上面的调试println才能输出，否则太快的进入到powerDown还来不及输出到串口
      LowPower.powerDown(SLEEP_FOREVER, ADC_OFF, BOD_OFF);    //让系统进行Power-Down状态，（系统会停止执行，等待中断，中断触发后，先执行中断函数，然后从本行下面继续执行）
      detachInterrupt(0);                                     //一旦系统中断函数执行完，立即解除中断
    }
    else{                                                     //说明熄火后，还未完全关闭时候，又点火了
      raspStatus = "start";
      //Serial.println("Turn to start!");
    }
  }
  delay(1000);                                                //为了让Arduino节省资源，不要一直不停的循环，每次循环完停1秒。和上面关机和开机等多项超时判断有关系，不建议调整

}

树莓派代码：

import RPi.GPIO as GPIO
from os import system
import time
import struct
import smbus
import sys


GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(18,GPIO.OUT)
GPIO.output(18,False)    


GPIO.setup(17,GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_DOWN)


GPIO.setup(23,GPIO.OUT)
GPIO.output(23,True)   




def readVoltage(bus):


        "This function returns as float the voltage from the Raspi UPS Hat via the provided SMBus object"
        address = 0x36
        read = bus.read_word_data(address, 2)
        swapped = struct.unpack("<H", struct.pack(">H", read))[0]
        voltage = swapped * 1.25 /1000/16
        return voltage




def readCapacity(bus):
        "This function returns as a float the remaining capacity of the battery connected to the Raspi UPS Hat via the provided SMBus object"
        address = 0x36
        read = bus.read_word_data(address, 4)
        swapped = struct.unpack("<H", struct.pack(">H", read))[0]
        capacity = swapped/256
        return capacity


bus = smbus.SMBus(1)  # 0 = /dev/i2c-0 (port I2C0), 1 = /dev/i2c-1 (port I2C1)


while True:
    count = 0
    while GPIO.input(17) == GPIO.HIGH:
        count += 1
        time.sleep(1)  
        if count >= 3:
            count = 0
            system('halt')
    # ~ if readCapacity(bus) <= 30:
        # ~ temp = readCapacity(bus)
        # ~ time.sleep(2)
        # ~ if temp > readCapacity(bus):
            # ~ GPIO.output(23,False)   


    time.sleep(2)