SparkAltBatteryBoard

DJI Sparkプラットフォーム向けのカスタム研究用バッテリーインターフェースおよびテレメトリーボード。生産終了で入手困難な純正スマートバッテリーの代わりに、標準的な3S LiPoバッテリーパックをベースに構築されています。

このプロジェクトは、リバースエンジニアリングされたI2C/SMBusスマートバッテリー通信インターフェースを文書化したもので、当初はDJI Sparkのフライトコントローラーがバッテリーパックとどのように通信するかを研究するために開発されました。ボードは標準の3Sパックとドローンの間に配置され、実際のセル電圧と電流を読み取り、その通信インターフェースを再現します。

仕組み

1. 元のDJI Sparkスマートバッテリーを分解し、フライトコントローラーとのI2C/SMBusトラフィックをSaleae Logic Analyzerでキャプチャしました。
2. そのトラフィックをデコードして、SBS + DJI独自のコマンドセット（認証ハンドシェイク、セル電圧、PEC/CRC-8など）を復元しました。 — Docs/I2C_BMS_PROTOCOL.mdを参照。
3. カスタムPCBは、OEMバッテリーのフォームファクターとコネクタを再現し、セルごとの電圧検出用の抵抗分圧器とINA199電流シャントアンプを備えています。
4. ボード上のATmega328Pは、I2Cを介してスマートバッテリーの通信インターフェースをリアルタイムで再現します。その場でPECを計算し、必要に応じてクロックストレッチを行います。完全なプロトコル実装については、Firmware/README.mdを参照してください。

リポジトリ構造

ハードウェア

上面	下面	レイアウト

• MCU: ATmega328P — ハードウェアTWIペリフェラルがI2Cクロックストレッチを確実にサポートしているため、特に選択されました。これはDJI FCのポーリングに必要です（ESP32がここで動作しない理由については、Firmware/README.mdを参照）。
• センシング: セルごとの電圧タップ用の3ウェイ抵抗分圧ネットワーク、パック電流用のINA199シャントアンプ。
• 完全な回路図: Docs/SparkAltBatteryBoardV1.pdf
• 製造出力: BOM · ガーバーデータ
• バッテリーマウント: Mechanical/batterymount.stp

PCB設計/製造メモ

このPCBリビジョンは、概念実証の回路図としてだけでなく、製造指向のKiCadプロジェクトとして準備されました。

設計上の考慮事項は以下の通りです。

• 階層的回路図構造
• 分離されたMCU、電源、センシング、コネクタブロック
• 3.3V I2C/SMBusロジックインターフェース
• ADCスケーリングされたセル電圧センシング入力
• アナログ測定ラインのRCフィルタリング
• INA199ハイサイド電流センスフロントエンド
• ケルビン方式シャント測定ルーティングアプローチ
• バックレギュレータによる3.3Vシステムレール
• I2Cプルアップ抵抗
• 外部通信ラインのESD/TVS保護
• AVR ICSPプログラミング/デバッグヘッダ
• バッテリー電流経路のための幅広い銅配線/ポリゴン戦略
• 製造出力準備済み: BOMとガーバーパッケージ

ファームウェア

ATmega328P（Arduino Uno/Nanoピン配置）をターゲットとしたPlatformIOプロジェクト。I2Cスレーブロジック、ADC読み取り、CRC-8 PEC計算、およびすべてのSBS/DJIコマンド応答を処理します。

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

完全なピンマップ、サポートされているコマンドテーブル、既知の制限事項: Firmware/README.md

プロトコルリバースエンジニアリング

プロトコルのデコードに使用されたロジックアナライザの生キャプチャを参考として含めています:

• Docs/sniffedsession2.csv
• Docs/sniffedsession3.csv
• 完全な解説: Docs/I2C_BMS_PROTOCOL.md

レガシープロトタイプ飛行テスト

以下の動画は、約4年前にテストされた初期のプロトタイプを示しています。このリポジトリの再設計されたPCBリビジョンの飛行テストを表すものではありません。

免責事項

これは趣味のリバースエンジニアリングプロジェクトであり、教育目的で共有されています。改造されたバッテリー/BMSでの飛行は自己責任です — 飛行前にセル電圧、電流制限、配線を自分で確認してください。DJIとは提携しておらず、推奨もされていません。

オリジナルのプロトタイプは過去に飛行テストされました。このリポジトリの再設計されたPCBリビジョンは、元のテスト用ドローンが後に墜落で損傷したため、まだ飛行テストされていません。

ライセンス

ソースは個人、教育、研究目的で利用可能です。書面による許可なしでの商用利用は許可されていません。LICENSE (MIT with Commons Clause)を参照してください。