ARM微控制器與嵌入式系統(tǒng) 課件 35 BH1750光照度傳感器

ARM微控制器與嵌入式系統(tǒng)

BH1750光照度傳感器主講人：景妮琴北京電子科技職業(yè)學(xué)院BH1750概述1BH1750FVI是一款數(shù)字型光強(qiáng)度傳感器集成芯片。BH1750FVI是一種用于兩線式串行總線接口的數(shù)字型光強(qiáng)度傳感器集成電路。這種集成電路可以根據(jù)收集的光線強(qiáng)度數(shù)據(jù)來調(diào)整液晶或者鍵盤背景燈的亮度。利用它的高分辨率可以探測較大范圍的光強(qiáng)度變化。（1lx-65535lx，照度：單位被照面積上接收到的光通量，用E表示，單位是勒克斯（lx）1.支持I2CBUS接口(f/sModeSupport)。（使用過）2.接近視覺靈敏度的光譜靈敏度特性(峰值靈敏度波長典型值:560nm)。3.輸出對應(yīng)亮度的數(shù)字值，

對應(yīng)廣泛的輸入光范圍(相當(dāng)于1-65535lx)。4.支持1.8V邏輯輸入接口。5.光源依賴性弱（白熾燈，熒光燈，鹵素?zé)?，白光LED，日光燈）。6.有兩種可選的I2Cslave地址。7.可調(diào)的測量結(jié)果，影響較大的因素為光入口大小。8.使用這種功能能計(jì)算1.1lx到100000lx/分鐘的范圍。9.最小誤差變動(dòng)在±20%。10.受紅外線影響很小。BH1750概述1BH1750的內(nèi)部由光敏二極管、運(yùn)算放大器、ADC采集、晶振等組成。?PD，接近人眼反應(yīng)的光敏二極管。（Photodiodewithapproximatelyhumaneyeresponse.）?AMP，集成運(yùn)算放大器：將PD電流轉(zhuǎn)換為PD電壓。?ADC，模數(shù)轉(zhuǎn)換獲取16位數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。?Logic+ICInterface（邏輯+IC界面），光強(qiáng)度計(jì)算和I2C總線接口，包括下列寄存器：數(shù)據(jù)寄存器→光強(qiáng)度數(shù)據(jù)寄存。初始值是：“0000_0000_0000_0000”。測量時(shí)間寄存器→時(shí)間測量數(shù)據(jù)寄存。初始值是：“0100_0101”。?OSC，內(nèi)部振蕩器（時(shí)鐘頻率典型值：320kHz）。該時(shí)鐘為內(nèi)部邏輯。BH1750概述1引腳說明BH1750概述1引腳說明BH1750概述1BH1750的內(nèi)部由光敏二極管、運(yùn)算放大器、ADC采集、晶振等組成。引腳號(hào)名稱說明1VCC供電電壓源正極(3.3V)2SCLIIC時(shí)鐘線，時(shí)鐘輸入引腳，由MCU輸出時(shí)鐘3SDAIIC數(shù)據(jù)線，雙向IO口，用來傳輸數(shù)據(jù)4ADDRIIC地址線，接GND時(shí)器件地址為0100011，接VCC時(shí)器件地址為10111005GND供電電壓源負(fù)極BH1750概述1BH1750FVI電氣參數(shù)。BH1750概述1BH1750FVI電氣參數(shù)。BH1750概述1BH1750BH1750概述1指令集合結(jié)構(gòu)指令功能代碼注釋斷電0000_0000無激活狀態(tài)。通電0000_0001等待測量指令。重置0000_0111重置數(shù)字寄存器值，重置指令在斷電模式下不起作用。連續(xù)H分辨率模式0001_0000在1lx分辨率下開始測量。測量時(shí)間一般為120ms。連續(xù)H分辨率模式20001_0001在0.5lx分辨率下開始測量。測量時(shí)間一般為120ms。連續(xù)L分辨率模式0001_0011在41lx分辨率下開始測量。測量時(shí)間一般為16ms。一次H分辨率模式0010_0000在1lx分辨率下開始測量。測量時(shí)間一般為120ms。測量后自動(dòng)設(shè)置為斷電模式。一次H分辨率模式20010_0001在0.5lx分辨率下開始測量。測量時(shí)間一般為120ms。測量后自動(dòng)設(shè)置為斷電模式。一次L分辨率模式0010_0011在41lx分辨率下開始測量。測量時(shí)間一般為16ms。測量后自動(dòng)設(shè)置為斷電模式。改變測量時(shí)間(高位)01000_MT[7,6,5]改變測量時(shí)間※請參考“根據(jù)光學(xué)扇窗的影響調(diào)整測量結(jié)果?！备淖儨y量時(shí)間(低位)011_MT[4,3,2,1,0]改變測量時(shí)間※請參考“根據(jù)光學(xué)扇窗的影響調(diào)整測量結(jié)果?！盉H1750概述1測量模式說明測量模式測量時(shí)間.分辨率H-分辨率模式2典型時(shí)間：120ms0.5lxH-分辨率模式典型時(shí)間：120ms.1lx.L-分辨率模式典型時(shí)間：16ms.4lx建議使用H分辨率模式。H分辨率模式下足夠長的測量時(shí)間（積）能抑制一些噪聲包括（50Hz/60Hz）。同時(shí)，H分辨率模式的分辨率在1lx下，適用于黑暗場合（少10lx）。H分辨率模式2同樣適用于黑暗場合下的檢測。BH1750概述1從“寫指示”到“讀出測量結(jié)果”的測量時(shí)序?qū)嵗龑?shí)例：(ADDR='L')BH1750概述1I2C通信時(shí)序BH1750概述1I2C通信時(shí)序BH1750概述1I2C通信時(shí)序2一根是數(shù)據(jù)線SDA一根是時(shí)鐘線SCLI2C總線只有兩根雙向信號(hào)線。I2C協(xié)議—物理層2I2C總線通過上拉電阻接正電源。當(dāng)總線空閑時(shí)，兩根線均為高電平。連到總線上的任一器件輸出的低電平，都將使總線的信號(hào)變低，即各器件的SDA及SCL都是線“與”關(guān)系。I2C協(xié)議—物理層2I2C協(xié)議—物理層連接到相同總線的IC數(shù)量受到總線的最大電容400pF限制。標(biāo)準(zhǔn)模式傳輸速率為100kbit/s快速模式為400kbit/s具有三種傳輸模式：高速模式下可達(dá)3.4Mbit/s，但目前大多I2C設(shè)備尚不支持高速模式。2I2C協(xié)議—協(xié)議層通信的起始和停止信號(hào)數(shù)據(jù)有效性響應(yīng)仲裁時(shí)鐘同步地址廣播I2C的協(xié)議規(guī)定了：2I2C協(xié)議—協(xié)議層起始和停止信號(hào)：SCL線為高電平期間，SDA線由高電平向低電平的變化表示起始信號(hào)；SCL線為高電平期間，SDA線由低電平向高電平的變化表示停止信號(hào)。起始和停止信號(hào)一般由主機(jī)產(chǎn)生。2I2C協(xié)議—協(xié)議層I2C總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，時(shí)鐘信號(hào)為高電平期間，數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)必須保持穩(wěn)定，只有在時(shí)鐘線上的信號(hào)為低電平期間，數(shù)據(jù)線上的高電平或低電平狀態(tài)才允許變化。數(shù)據(jù)的有效性：2I2C協(xié)議—協(xié)議層地址及數(shù)據(jù)方向：I2C總線上的每個(gè)設(shè)備都有自己的獨(dú)立地址，主機(jī)發(fā)起通信時(shí)，通過SDA信號(hào)線發(fā)送設(shè)備地址(SLAVE_ADDRESS)來查找從機(jī)。設(shè)備地址可以是7位或10位。1緊跟設(shè)備地址的一個(gè)數(shù)據(jù)位R/W用來表示數(shù)據(jù)傳輸方向，數(shù)據(jù)方向位為“1”時(shí)表示主機(jī)由從機(jī)讀數(shù)據(jù)，該位為“0”時(shí)表示主機(jī)向從機(jī)寫數(shù)據(jù)。22I2C協(xié)議—協(xié)議層響應(yīng)I2C的數(shù)據(jù)和地址傳輸都帶響應(yīng)。響應(yīng)包括“應(yīng)答(ACK)”和“非應(yīng)答(NACK)”兩種信號(hào)。01傳輸時(shí)主機(jī)產(chǎn)生時(shí)鐘，在第9個(gè)時(shí)鐘時(shí)，數(shù)據(jù)發(fā)送端會(huì)釋放SDA的控制權(quán)，由數(shù)據(jù)接收端控制SDA，若SDA為高電平，表示非應(yīng)答信號(hào)(NACK)，低電平表示應(yīng)答信號(hào)(ACK)。022I2C協(xié)議—協(xié)議層地址及數(shù)據(jù)方向：

I2C總線上傳送的數(shù)據(jù)信號(hào)是廣義的，既包括地址信號(hào)，又包括真正的數(shù)據(jù)信號(hào)。01在起始信號(hào)后必須傳送一個(gè)從機(jī)的地址（可以是7位），接下來（第8位）是數(shù)據(jù)的傳送方向位，用“0”表示主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)（T），“1”表示主機(jī)接收數(shù)據(jù)（R）。02每次數(shù)據(jù)傳送總是由主機(jī)產(chǎn)生的終止信號(hào)結(jié)束。03若主機(jī)希望繼續(xù)占用總線進(jìn)行新的數(shù)據(jù)傳送，則可以不產(chǎn)生終止信號(hào)，馬上再次發(fā)出起始信號(hào)對另一從機(jī)進(jìn)行尋址。04數(shù)據(jù)傳輸分為：主機(jī)寫數(shù)據(jù)到從機(jī)主機(jī)由從機(jī)中讀數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù)與讀數(shù)據(jù)的復(fù)合格式2I2C協(xié)議—協(xié)議層主機(jī)寫數(shù)據(jù)到從機(jī)：主機(jī)向從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳送方向在整個(gè)傳送過程中不變。起始信號(hào)——從機(jī)地址——讀寫信號(hào)—應(yīng)答位—數(shù)據(jù)位——應(yīng)答位——……——停止位2I2C協(xié)議—協(xié)議層主機(jī)由從機(jī)中讀數(shù)據(jù)：主機(jī)在第一個(gè)字節(jié)后，立即從從機(jī)讀數(shù)據(jù)。起始信號(hào)——從機(jī)地址——讀寫信號(hào)—應(yīng)答位—數(shù)據(jù)位——應(yīng)答位——……——停止位2I2C協(xié)議—協(xié)議層在傳送過程中，當(dāng)需要改變傳送方向時(shí)，起始信號(hào)和從機(jī)地址都被重復(fù)產(chǎn)生一次，但兩次讀/寫方向位正好反相。寫數(shù)據(jù)與讀數(shù)據(jù)的復(fù)合格式：引腳I2C編號(hào)I2C1I2C2I2C3SCLPB6/PB8PF1/PB10/PH4PA8/PH7SDAPB7/PB9PF0/PB11/PH5PC9/PH8引腳定義VCC：3.3VGND：接地SCL：串行時(shí)鐘SDA：串行數(shù)據(jù)PB6PB7ADDR：從屬地址，接地3編程要點(diǎn)：硬件連接主機(jī)寫數(shù)據(jù)到從機(jī)010203根據(jù)I2C器件完成主設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)到從設(shè)備，并接收從設(shè)備數(shù)據(jù)。04開啟時(shí)鐘外設(shè)（GPIO，I2C）；初始化對應(yīng)的GPIO引腳，在這里要注意的是一般I2c都配置成開漏輸出就可以了；配置I2C結(jié)構(gòu)體參數(shù)，初始化I2C，使能I2C。使能或者失能指定I2C的應(yīng)答功能；3編程要點(diǎn)：軟件設(shè)計(jì)主機(jī)由從機(jī)讀數(shù)據(jù)編程要點(diǎn)：軟件設(shè)計(jì)3打開GPIO時(shí)鐘配置GPIO的結(jié)構(gòu)體注意：Mode為AF，OType為OD配置復(fù)用GPIO為I2C1GPIO初始化打開I2C2的時(shí)鐘配置I2C的結(jié)構(gòu)體，初始化結(jié)構(gòu)體使能I2CI2C初始化寫數(shù)據(jù)BH1750的函數(shù)讀數(shù)據(jù)編程要點(diǎn)：軟件設(shè)計(jì)3打開GPIO時(shí)鐘GPIO初始化RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB,ENABLE);GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF;GPIO_InitStructure.GPIO_OType=GPIO_OType_OD;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_2MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd=GPIO_PuPd_NOPULL;GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);配置復(fù)用GPIO為I2C1配置GPIO的結(jié)構(gòu)體

注意：Mode為AF，OType為ODGPIO_PinAFConfig(GPIOB,GPIO_PinSource6,GPIO_AF_I2C1);GPIO_PinAFConfig(GPIOB,GPIO_PinSource7,GPIO_AF_I2C1);編程要點(diǎn)：軟件設(shè)計(jì)3打開I2C1的時(shí)鐘I2C初始化使能I2C1配置I2C的結(jié)構(gòu)體，初始化結(jié)構(gòu)體RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_I2C1,ENABLE);I2C_InitTypeDefI2C_InitStruct;//定義結(jié)構(gòu)體I2C_InitStruct.I2C_ClockSpeed=400000;//I2C的速率位400kHzI2C_InitStruct.I2C_Mode=I2C_Mode_I2C;//模式為I2CI2C_InitStruct.I2C_DutyCycle=I2C_DutyCycle_2;//占空比為2：1I2C_InitStruct.I2C_OwnAddress1=0x00;//主機(jī)自己的地址，這個(gè)可以隨意設(shè)置，因?yàn)橹挥幸粋€(gè)主機(jī)I2C_InitStruct.I2C_Ack=I2C_Ack_Enable;//使能ACKI2C_InitStruct.I2C_AcknowledgedAddress=I2C_AcknowledgedAddress_7bit;//地址為7為I2C_Init(I2C1,&I2C_InitStruct);//初始化結(jié)構(gòu)體I2CI2C_Cmd(I2C1,ENABLE);//使能I2C1使能I2C的應(yīng)答功能I2C_AcknowledgeConfig(I2C1,ENABLE);//使能I2C1的ACK編程要點(diǎn)：軟件設(shè)計(jì)3寫數(shù)據(jù)BH1750的函數(shù)讀數(shù)據(jù)編程要點(diǎn)：軟件設(shè)計(jì)-STM32的I2C通信3主發(fā)送器的通信過程主接收器的通信過程STM32的I2C通信分為：使用I2C外設(shè)通信時(shí)，在通信的不同階段它會(huì)對“狀態(tài)寄存器(SR1及SR2)”的不同數(shù)據(jù)位寫入?yún)?shù)，通過讀取這些寄存器標(biāo)志來了解通信狀態(tài)。3主發(fā)送器的通信過程控制產(chǎn)生起始信號(hào)(S)當(dāng)發(fā)生起始信號(hào)后，它產(chǎn)生事件“EV5”并會(huì)對SR1寄存器的“SB”位置1，表示起始信號(hào)已經(jīng)發(fā)送；01編程要點(diǎn)：軟件設(shè)計(jì)-STM32的I2C通信3主發(fā)送器的通信過程發(fā)送設(shè)備地址并等待應(yīng)答信號(hào)若有從機(jī)應(yīng)答，則產(chǎn)生事件“EV6”及“EV8”這時(shí)SR1寄存器的“ADDR”位及“TXE”位被置1，ADDR為1表示地址已經(jīng)發(fā)送，TXE為1表示發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器為空；02編程要點(diǎn)：軟件設(shè)計(jì)-STM32的I2C通信3主發(fā)送器的通信過程03往I2C的“數(shù)據(jù)寄存器DR”寫入要發(fā)送的數(shù)據(jù)這時(shí)TXE位會(huì)被重置0，表示數(shù)據(jù)寄存器非空，I2C外設(shè)通過SDA信號(hào)線一位位把數(shù)據(jù)發(fā)送出去后又會(huì)產(chǎn)生“EV8”事件，即TXE位被置1，重復(fù)這個(gè)過程，可以發(fā)送多個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)；編程要點(diǎn)：軟件設(shè)計(jì)-STM32的I2C通信3主發(fā)送器的通信過程04發(fā)送數(shù)據(jù)完成后，控制I2C設(shè)備產(chǎn)生一個(gè)停止信號(hào)(P)，這個(gè)時(shí)候會(huì)產(chǎn)生EV8_2事件，SR1的TXE位及BTF位都被置1，表示通信結(jié)束。編程要點(diǎn)：軟件設(shè)計(jì)-STM32的I2C通信編程要點(diǎn)：軟件設(shè)計(jì)3寫數(shù)據(jù)BH1750的函數(shù)模仿OLED的寫數(shù)據(jù)函數(shù)編程要點(diǎn)：軟件設(shè)計(jì)3寫數(shù)據(jù)BH1750的函數(shù)3主接收器的通信過程起始信號(hào)(S)是由主機(jī)端產(chǎn)生的，控制發(fā)生起始信號(hào)后，它產(chǎn)生事件“EV5”，并會(huì)對SR1寄存器的“SB”位置1，表示起始信號(hào)已經(jīng)發(fā)送；01編程要點(diǎn)：軟件設(shè)計(jì)-STM32的I2C通信3主接收器的通信過程發(fā)送設(shè)備地址并等待應(yīng)答信號(hào)，若有從機(jī)應(yīng)答，則產(chǎn)生事件“EV6”這時(shí)SR1寄存器的“ADDR”位被置1，表示地址已經(jīng)發(fā)送。02編程要點(diǎn)：軟件設(shè)計(jì)-STM32的I2C通信3主接收器的通信過程從機(jī)端接收到地址后，開始向主機(jī)端發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)主機(jī)接收到這些數(shù)據(jù)后，會(huì)產(chǎn)生“EV7”事件SR1寄存器的RXNE被置1，表示接收數(shù)據(jù)寄存器非空，讀取該寄存器后，可對數(shù)據(jù)寄存器清空，以便接收下一次數(shù)據(jù)。此時(shí)可以控制I2C發(fā)送應(yīng)答信號(hào)(ACK)或非應(yīng)答信號(hào)(NACK)03編程要點(diǎn)：軟件設(shè)計(jì)-STM32的I2C通信3主接收器的通信過程若應(yīng)答，則重復(fù)以上步驟接收數(shù)據(jù)，若非應(yīng)答，則停止傳輸；發(fā)送非應(yīng)答信號(hào)后，產(chǎn)生停止信號(hào)(P)，結(jié)束傳輸。04編程要點(diǎn)：軟件設(shè)計(jì)-STM32的I2C通信編程要點(diǎn)：軟件設(shè)計(jì)3讀數(shù)據(jù)BH1750的函數(shù)（1）判忙（2）發(fā)送起始信號(hào)（3）等待EV5事件發(fā)生（4）發(fā)送讀地址（5）等待EV6事件發(fā)生（6）等待EV7事件發(fā)生（ACK）（7）讀取一個(gè)字節(jié)（8）等待EV7事件發(fā)生（ACK）（9）再讀取一個(gè)字節(jié)（10）等待EV7_2事件發(fā)生（NACK）（11）發(fā)送停止信號(hào)while(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_BUSY)!=RESET);I2C_GenerateSTART(I2C1,ENABLE);while(!I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT))