SparkAltBatteryBoard

Плата интерфейса и телеметрии аккумулятора для платформы DJI Spark, созданная для исследовательских целей. Использует стандартный LiPo-аккумулятор 3S вместо снятого с производства и труднодоступного оригинального интеллектуального аккумулятора.

В этом проекте документируется обратно разработанный интерфейс связи I2C/SMBus с интеллектуальным аккумулятором, изначально созданный для изучения того, как полётный контроллер DJI Spark общается с аккумуляторной батареей. Плата устанавливается между стандартным аккумулятором 3S и дроном, считывает реальные напряжения элементов и ток, а затем воспроизводит этот интерфейс связи.

Как это работает

1. Оригинальный интеллектуальный аккумулятор DJI Spark был разобран, а его трафик I2C/SMBus с полётным контроллером был захвачен с помощью логического анализатора Saleae.
2. Этот трафик был декодирован для восстановления набора команд SBS и проприетарных команд DJI (аутентификационное рукопожатие, напряжения элементов, PEC/CRC-8 и т.д.) — см. Docs/I2C_BMS_PROTOCOL.md.
3. Специализированная печатная плата копирует форм-фактор и разъём оригинального аккумулятора, используя резисторные делители для измерения напряжения каждого элемента и усилитель тока INA199.
4. Микроконтроллер ATmega328P на плате в реальном времени воспроизводит интерфейс связи интеллектуального аккумулятора по I2C — вычисляя PEC на лету и применяя растяжение тактового сигнала при необходимости. Полная реализация протокола описана в Firmware/README.md.

Структура репозитория

Аппаратное обеспечение

Сверху	Снизу	Топология

• МК: ATmega328P — выбран специально, потому что его аппаратный периферийный модуль TWI надёжно поддерживает растяжение тактового сигнала I2C, что требуется для опроса полётным контроллером DJI (см. Firmware/README.md, почему ESP32 здесь не подходит).
• Измерение: Сеть из 3 резистивных делителей для измерения напряжения каждого элемента, усилитель тока INA199 для тока батареи.
• Полная схема: Docs/SparkAltBatteryBoardV1.pdf
• Выходные данные для производства: Спецификация · Герберы
• Крепление аккумулятора: Mechanical/batterymount.stp

Замечания по проектированию/производству ПП

Ревизия ПП была подготовлена как производственно-ориентированный проект KiCad, а не только как концептуальная схема.

При проектировании учитывались следующие аспекты:

• Иерархическая структура схемы
• Раздельные блоки МК, питания, измерения и разъёмов
• Интерфейс логики I2C/SMBus на 3,3 В
• Входы измерения напряжения элементов с масштабированием через АЦП
• RC-фильтрация аналоговых линий измерения
• Измерительный фронтенд тока на INA199 с измерением на верхней стороне
• Подход к разводке шунта по схеме Кельвина
• Шина питания системы 3,3 В с понижающим стабилизатором
• Подтягивающие резисторы I2C
• Защита от ESD/TVS на внешних линиях связи
• Разъём для программирования/отладки AVR ICSP
• Широкие медные дорожки/полигоны для тракта тока батареи
• Подготовлены производственные выходные данные: BOM и пакет Gerber

Прошивка

Проект PlatformIO, нацеленный на ATmega328P (распиновка Arduino Uno/Nano). Реализует логику ведомого I2C, чтение АЦП, вычисление CRC-8 PEC и ответы на все команды SBS/DJI.

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

Полная распиновка, таблица поддерживаемых команд и известные ограничения: Firmware/README.md.

Обратная разработка протокола

Необработанные захваты логического анализатора, использованные для декодирования протокола, включены для справки:

• Docs/sniffedsession2.csv
• Docs/sniffedsession3.csv
• Полная статья: Docs/I2C_BMS_PROTOCOL.md

Полевой тест более раннего прототипа

На видео ниже показан более ранний прототип, протестированный около 4 лет назад. Оно не представляет полевой тест переработанной ревизии ПП из этого репозитория.

Отказ от ответственности

Это любительский проект по обратной разработке, опубликованный в образовательных целях. Полёты с модифицированным аккумулятором/BMS выполняются на свой страх и риск — перед полётом самостоятельно проверяйте напряжения элементов, токовые ограничения и соединения. Проект не связан с DJI и не одобрен компанией.

Исходный прототип был испытан в полёте в прошлом. Переработанная ревизия ПП в этом репозитории ещё не была испытана в полёте, так как оригинальный тестовый дрон позже был повреждён в аварии.

Лицензия

Исходный код доступен для личного, образовательного и исследовательского использования. Коммерческое использование запрещено без письменного разрешения. См. LICENSE (MIT с оговоркой Commons Clause).