本帖最后由 EPTmachine 于 2023-11-30 23:03 编辑
I2C外设使用以光照传感器信息读取
I2C接口是很多传感器使用的通讯接口，在低功耗应用中，传感器的使用也是很普遍的。本文使用开发板的I2C接口来读取ISL29035光照传感器的数据。
1.硬件准备
通过查看原理图可知，PB8、PB9为Arduino接口上的I2C引脚。本文使用I2C接口与ISL29035光照传感器通讯，获得环境中的光照强度信息。
本文中使用到的传感器的原理图如图所示。
与传感器通讯的的I2C接口选择Arduino接口上的PB8和PB9，传感器模块和开发板的实物连接图如下图所示。
2.程序编写
首先，在STM32 CubeIDE中创建开发板的工程，选择根据开发板创建工程，
在CubeMX界面中会自动初始化开发板上的部分外设，比如串口、调试口、LED等，本文通过I2C1控制传感器，使用的PB8和PB9，选择对应管脚的复用功能，并在I2C的配置界面选择相应的I2C通讯参数，这里使用的参数是默认的配置。
完成上述操作后，保存配置并生成相应的外设初始化代码。
传感器ISL29035的功能框图如下图所示。
通过I2C向指令寄存器中写值，配置传感器的参数和控制传感器采样；从数据寄存器中读取采样的结果，用于计算光照值。驱动传感器工作需要实现以下几个函数。
uint8_t DigitalLightISL29035_readRegister(uint8_t reg_address);
void DigitalLightISL29035_writeRegister( int reg_address, uint8_t val) ;
int DigitalLightISL29035_init(void) ;
uint32_t DigitalLightISL29035_readIRLux(void);
其中的读取和写入寄存器的函数是驱动传感器工作的基础函数。这两个函数的具体实现如下。
void DigitalLightISL29035_writeRegister( int reg_address, uint8_t val) {
uint8_t ii[2]={0x00,0x00};
ii[0] = reg_address;
ii[1] = val;
if (HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, (uint16_t)ISL29035_I2C_ADDRESS_W, ii, 0x02,10000) != HAL_OK)
{
/* Error_Handler() function is called when error occurs. */
Error_Handler();
}
/*##- Wait for the end of the transfer #################################*/
/* Before starting a new communication transfer, you need to check the current
state of the peripheral; if it�s busy you need to wait for the end of current
transfer before starting a new one.
For simplicity reasons, this example is just waiting till the end of the
transfer, but application may perform other tasks while transfer operation
is ongoing. */
while (HAL_I2C_GetState(&hi2c1) != HAL_I2C_STATE_READY)
{
}
}
uint8_t DigitalLightISL29035_readRegister(uint8_t reg_address) {
uint8_t value;
if (HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, (uint16_t)ISL29035_I2C_ADDRESS_W, ®_address, 0x01,10000) != HAL_OK)
{
/* Error_Handler() function is called when error occurs. */
Error_Handler();
}
/*##- Wait for the end of the transfer #################################*/
/* Before starting a new communication transfer, you need to check the current
state of the peripheral; if it�s busy you need to wait for the end of current
transfer before starting a new one.
For simplicity reasons, this example is just waiting till the end of the
transfer, but application may perform other tasks while transfer operation
is ongoing. */
while (HAL_I2C_GetState(&hi2c1) != HAL_I2C_STATE_READY)
{
}
/* Read data back from the I2C slave */
if (HAL_I2C_Master_Receive(&hi2c1, (uint16_t)ISL29035_I2C_ADDRESS_R, (uint8_t *)&value, 0x01,10000) != HAL_OK)
{
/* Error_Handler() function is called when error occurs. */
Error_Handler();
}
/*##- Wait for the end of the transfer #################################*/
/* Before starting a new communication transfer, you need to check the current
state of the peripheral; if it�s busy you need to wait for the end of current
transfer before starting a new one.
For simplicity reasons, this example is just waiting till the end of the
transfer, but application may perform other tasks while transfer operation
is ongoing. */
while (HAL_I2C_GetState(&hi2c1) != HAL_I2C_STATE_READY)
{
}
return value;
}
通过阅读传感器的数据手册可知传感器的寄存的分布如下图
通过向COMMAND-I和COMMAND-II指令寄存器中写入控制字，从而实现控制传感器的采样精度、采样时间、工作模式等。从DATA数据寄存器中读取转换完成的数据。
值得注意的一点是在数据手册中，ID寄存器的第7位需要在开始时确定其处于复位的状态。
配合数据手册中的信息，传感器的初始化函数如下：
int DigitalLightISL29035_init(void) {
uint8_t reg = 0;
reg= DigitalLightISL29035_readRegister( CHIP_ID);//CHIP_ID->0x0f
//Serial.println(reg, HEX);
uint8_t chip_id = (reg >> 3) & 0x7;
if (chip_id != 0x5) {
return -1;
}
//清除BOUT位
DigitalLightISL29035_writeRegister(CHIP_ID, reg & 0x7f);//CHIP_ID->0x0f
//确保芯片处于停止模式
DigitalLightISL29035_writeRegister( COMMAND_I, 0);//COMMAND_I->0x00
//设置分辨率
DigitalLightISL29035_writeRegister(COMMAND_II, full_scale_lux_range | (integration_time << 2) );//COMMAND_2->0x01
//设置为单次模式
DigitalLightISL29035_writeRegister( COMMAND_I, OPMODE_ALS_ONCE);//COMMAND_I->0x00
return 0;
}
uint32_t DigitalLightISL29035_readIRLux(void) {
uint16_t data = 0;
uint8_t l, h;
//设置为单次模式
DigitalLightISL29035_writeRegister( COMMAND_I, OPMODE_ALS_ONCE);
//等待时间
if(integration_time==0)
{
HAL_Delay(105);
}
else if(integration_time==1 || integration_time==2)
{
HAL_Delay(7);
}
else if(integration_time==3)
{
HAL_Delay(1);
}
l=DigitalLightISL29035_readRegister(DATA_L);//DATA_L->0x02
h=DigitalLightISL29035_readRegister(DATA_H);//DATA_H->0x03
data=(h << 8) | l;
uint32_t ranges=0;
if(full_scale_lux_range==0)
ranges=1000;
else if(full_scale_lux_range==1)
ranges=4000;
else if(full_scale_lux_range==2)
ranges=16000;
else if(full_scale_lux_range==3)
ranges=64000;
uint32_t adc_count_max=0;
if(integration_time==0)
adc_count_max=65536;
else if(integration_time==1)
adc_count_max=4096;
else if(integration_time==2)
adc_count_max=256;
else if(integration_time==3)
adc_count_max=16;
return ranges * (uint32_t)data /adc_count_max;
}
/* USER CODE BEGIN 2 */
DigitalLightISL29035_init();
HAL_Delay(500);
lux = DigitalLightISL29035_readIRLux();
printf("lux is %ld",lux);
/* USER CODE END 2 */
/* Infinite loop */
/* USER CODE BEGIN WHILE */
while (1)
{
HAL_Delay(1000);
lux = DigitalLightISL29035_readIRLux();
printf("lux=%ld\n",lux);
/* USER CODE END WHILE */
/* USER CODE BEGIN 3 */
}
实际的运行效果如下所示。
3.总结
STM32的CubeMX工具和丰富的外设示例代码，可以帮助工程师快速完成应用的开发，实现系统原型的搭建。
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