SparkAltBatteryBoard

一个面向研究的定制电池接口和遥测板，适用于 DJI Spark 平台，基于标准 3S LiPo 电池包，取代了已停产、难以找到的原厂智能电池。

本项目记录了一个逆向工程的 I2C/SMBus 智能电池通信接口，最初是为了研究 DJI Spark 飞控如何与电池包通信而开发的。该板位于标准 3S 电池包和无人机之间，读取真实的电芯电压和电流，并复现该通信接口。

工作原理

1. 拆解了原装 DJI Spark 智能电池，并使用 Saleae 逻辑分析仪捕获了其与飞控之间的 I2C/SMBus 通信。
2. 对该通信进行解码，还原了 SBS 及 DJI 专有命令集（认证握手、电芯电压、PEC/CRC-8 等）——参见 Docs/I2C_BMS_PROTOCOL.md。
3. 定制 PCB 复刻了原厂电池的外形和连接器，带有用于每个电芯电压检测的电阻分压器和 INA199 电流分流放大器。
4. 板上的 ATmega328P 实时复现了智能电池通过 I2C 的通信接口——动态计算 PEC 并在必要时进行时钟拉伸。完整的协议实现见 Firmware/README.md。

仓库结构

硬件

顶部	底部	布局

• MCU: ATmega328P — 特意选用因为其硬件 TWI 外设可靠地支持 I2C 时钟拉伸，这是 DJI 飞控轮询所要求的（参见 Firmware/README.md 了解为什么 ESP32 在此不适用）。
• 传感: 三路电阻分压网络用于每个电芯电压抽头，INA199 分流放大器用于电池包电流。
• 完整原理图: Docs/SparkAltBatteryBoardV1.pdf
• 制造输出: BOM · Gerber 文件
• 电池支架: Mechanical/batterymount.stp

PCB 设计/制造说明

该 PCB 版本是作为面向制造的 KiCad 项目准备的，而不仅仅是概念验证的原理图。

设计考虑包括：

• 层次化原理图结构
• 分离的 MCU、电源、传感和连接器模块
• 3.3 V I2C/SMBus 逻辑接口
• ADC 缩放的电芯电压检测输入
• 模拟测量线路上的 RC 滤波
• INA199 高端电流检测前端
• 开尔文式分流测量布线方法
• 降压稳压的 3.3 V 系统电源轨
• I2C 上拉电阻
• 外部通信线路上的 ESD/TVS 保护
• AVR ICSP 编程/调试接口
• 电池电流路径的宽铜走线/多边形策略
• 准备的制造输出：BOM 和 Gerber 文件包

固件

针对 ATmega328P（Arduino Uno/Nano 引脚布局）的 PlatformIO 项目。处理 I2C 从机逻辑、ADC 读取、CRC-8 PEC 计算以及所有 SBS/DJI 命令响应。

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

完整的引脚映射、支持的命令表和已知限制：参见 Firmware/README.md。

协议逆向工程

用于解码协议的原始逻辑分析仪捕获文件包含在此供参考：

• Docs/sniffedsession2.csv
• Docs/sniffedsession3.csv
• 完整文档: Docs/I2C_BMS_PROTOCOL.md

旧版原型飞行测试

下面的视频展示了一个约 4 年前测试的早期原型。它不代表本仓库中重新设计的 PCB 版本的飞行测试。

免责声明

这是一个爱好者逆向工程项目，出于教育目的分享。使用改装电池/BMS 飞行风险自负——飞行前请自行验证电芯电压、电流限制和接线。与 DJI 无关联，亦未获其认可。

原始原型在过去曾进行过飞行测试。本仓库中重新设计的 PCB 版本尚未进行飞行测试，因为原测试无人机后来在一次坠机中受损。

许可证

源代码可供个人、教育和研究使用。未经书面许可，不得用于商业用途。参见 LICENSE（MIT with Commons Clause）。