SparkAltBatteryBoard

Ein kundenspezifisches, forschungsorientiertes Batterie-Schnittstellen- und Telemetrie-Board für die DJI Spark-Plattform, das um einen standardmäßigen 3S LiPo-Akku herum aufgebaut ist, anstelle des eingestellten, schwer zu findenden OEM Smart Battery.

Dieses Projekt dokumentiert eine reverse-engineerte I2C/SMBus Smart-Battery-Kommunikationsschnittstelle, die ursprünglich entwickelt wurde, um zu untersuchen, wie der DJI Spark-Flugcontroller mit seinem Akkupack kommuniziert. Das Board sitzt zwischen einem standardmäßigen 3S-Akku und der Drohne, liest die tatsächlichen Zellspannungen und den Strom aus und reproduziert diese Kommunikationsschnittstelle.

Funktionsweise

1. Der originale DJI Spark Smart Battery wurde zerlegt und sein I2C/SMBus-Datenverkehr mit dem Flugcontroller mit einem Saleae Logic Analyzer aufgezeichnet.
2. Dieser Datenverkehr wurde decodiert, um den SBS- und DJI-eigenen Befehlssatz (Auth-Handshake, Zellspannungen, PEC/CRC-8, etc.) wiederherzustellen — siehe Docs/I2C_BMS_PROTOCOL.md.
3. Eine kundenspezifische Leiterplatte repliziert den Formfaktor und Stecker des OEM-Akkus, mit Spannungsteilern für die Einzelzellspannungsmessung und einem INA199-Stromshuntverstärker.
4. Ein ATmega328P auf dem Board reproduziert die Smart-Battery-Kommunikationsschnittstelle über I2C in Echtzeit — berechnet PEC on-the-fly und Clock-Stretching wo nötig. Siehe Firmware/README.md für die vollständige Protokollimplementierung.

Repository-Struktur

Hardware

Oben	Unten	Layout

• MCU: ATmega328P — speziell gewählt, weil sein Hardware-TWI-Peripherie I2C-Clock-Stretching zuverlässig unterstützt, was das Polling des DJI-FC erfordert (siehe Firmware/README.md für Gründe, warum ein ESP32 hier nicht funktioniert).
• Sensing: 3-Wege-Widerstandsteilernetzwerk für Einzelzellspannungsabgriffe, INA199-Shuntverstärker für Packstrom.
• Full schematic: Docs/SparkAltBatteryBoardV1.pdf
• Fertigungsdaten: BOM · Gerbers
• Battery mount: Mechanical/batterymount.stp

PCB-Design- / Fertigungshinweise

Die PCB-Revision wurde als fertigungsorientiertes KiCad-Projekt erstellt, nicht nur als Proof-of-Concept-Schaltplan.

Designtüberlegungen umfassen:

• Hierarchische Schaltplanstruktur
• Getrennte MCU-, Spannungs-, Sensor- und Steckerblöcke
• 3,3 V I2C/SMBus-Logikschnittstelle
• ADC-skalierte Zellspannungsmessungseingänge
• RC-Filterung auf analogen Messleitungen
• INA199 High-Side-Stromsensor-Frontend
• Kelvin-ähnliche Shunt-Messungsrouting-Ansatz
• Buck-geregelte 3,3 V Systemspannungsschiene
• I2C-Pull-up-Widerstände
• ESD/TVS-Schutz auf externen Kommunikationsleitungen
• AVR ICSP-Programmier-/Debug-Header
• Breite Kupferrouting-/Polygon-Strategie für den Batteriestrompfad
• Fertigungsdaten vorbereitet: BOM und Gerber-Paket

Firmware

PlatformIO-Projekt für den ATmega328P (Arduino Uno/Nano Pinbelegung). Behandelt die I2C-Slave-Logik, ADC-Auslesungen, CRC-8-PEC-Berechnung und alle SBS/DJI-Befehlsantworten.

pio run -e uno
pio run -e uno -t upload

Vollständige Pinbelegung, unterstützte Befehlstabelle und bekannte Einschränkungen: Firmware/README.md.

Protokoll-Reverse-Engineering

Die rohen Logic-Analyzer-Aufnahmen, die zur Dekodierung des Protokolls verwendet wurden, sind als Referenz enthalten:

• Docs/sniffedsession2.csv
• Docs/sniffedsession3.csv
• Vollständige Ausarbeitung: Docs/I2C_BMS_PROTOCOL.md

Flugtest des Legacy-Prototyps

Das folgende Video zeigt einen früheren Prototypen, der vor etwa 4 Jahren getestet wurde. Es stellt keinen Flugtest der neu gestalteten PCB-Revision in diesem Repository dar.

Haftungsausschluss

Dies ist ein Hobby-Reverse-Engineering-Projekt, das zu Bildungszwecken geteilt wird. Das Fliegen mit einem modifizierten Akku/BMS erfolgt auf eigenes Risiko — überprüfen Sie Zellspannungen, Stromgrenzen und Verkabelung selbst vor dem Flug. Nicht mit DJI verbunden oder von DJI unterstützt.

Der ursprüngliche Prototyp wurde in der Vergangenheit fluggetestet. Die neu gestaltete PCB-Revision in diesem Repository wurde noch nicht fluggetestet, da die ursprüngliche Testdrohne später bei einem Absturz beschädigt wurde.

Lizenz

Quellcode verfügbar für persönliche, Bildungs- und Forschungszwecke. Kommerzielle Nutzung ist ohne schriftliche Genehmigung nicht gestattet. Siehe LICENSE (MIT mit Commons Clause).