12 雅特力AT32A403开发板评测 12 传感器模块测试 BH1750光照强度传感器
12-雅特力AT32A403开发板评测 传感器模块测试 BH1750光照强度传感器
1.软硬件平台
AT32A403A Board开发板
MDK-ARM Keil
0.96寸 IIC接口 OLED显示模块
传感器模块 DHT11温湿度传感器 BH1750光照强度传感器
AT32 传感器模块测试
原计划进行AHT10,BH1750,BMP280,三个不同类型的传感器进行测试，找到传感器之后，先使用STM32去验证了传感器的好坏，因为之前实验过了， 最后发现BMP280传感器可能坏了，因此需要删除了驱动移植，后面想着加一些其他的传感器。
2.BH1750光照强度传感器
BH1750FVI 是一款用于 I2C 总线接口的数字环境光传感器 IC。该IC最适合获得环境光，用于调整手机LCD和Keypad背光功率的数据。（传感器原理参考网络）
IIC总线接口
光谱责任近似于人眼反应
照度数字转换器
宽范围和高分辨率。 ( 1 - 65535 lx )
通过断电功能实现低电流
50Hz / 60Hz 光噪声抑制功能
1.8V 逻辑输入接口
无需任何外部零件
光源依赖性小。 （例如白炽灯、荧光灯、卤素灯、白光 LED、太阳灯）
可以选择 2 种 I2C 从地址。
光学窗口影响的可调测量结果（使用此功能可以检测最小 0.11 lx，最大 100000 lx。）
小的测量变化 (+/- 20%)
红外线的影响很小。
引脚定义：
引脚号 名称 说明 1 VCC 供电电压源正极 2 SCL IIC时钟线，时钟输入引脚，由MCU输出时钟 3 SDA IIC数据线，双向IO口，用来传输数据 4 ADDR IIC地址线，接GND时器件地址为0100011 ，接VCC时器件地址为1011100 5 GND 供电电压源负极
3.BH1750 驱动代码
drv_bh1750.c
#include "main.h"
/*
应用说明：
在访问I2C设备前，请先调用 i2c_CheckDevice() 检测I2C设备是否正常，该函数会配置GPIO
*/
static void I2C_BH1750_GPIOConfig(void);
//==================================================================================================
// 函数功能: IIC 外设驱动函数部分
// 函数标记: i2c_Delay
// 函数说明: I2C总线位延迟，最快400KHz
// 形 参：无
// 返 回 值: 无
//-------------------------------------------------------------------------------------------------
// | - | - | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9
//==================================================================================================
static void i2c_Delay(void)
{
uint8_t i;
/*
下面的时间是通过逻辑分析仪测试得到的。
工作条件：CPU主频72MHz ，MDK编译环境，1级优化
循环次数为10时，SCL频率 = 205KHz
循环次数为7时，SCL频率 = 347KHz， SCL高电平时间1.5us，SCL低电平时间2.87us
循环次数为5时，SCL频率 = 421KHz， SCL高电平时间1.25us，SCL低电平时间2.375us
*/
for (i = 0; i < 10; i++);
}
//==================================================================================================
// 函数功能: IIC 外设驱动函数部分
// 函数标记: i2c_Start
// 函数说明: CPU发起I2C总线启动信号
// 形 参：无
// 返 回 值: 无
//-------------------------------------------------------------------------------------------------
// | - | - | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9
//==================================================================================================
void i2c_Start(void)
{
/* 当SCL高电平时，SDA出现一个下跳沿表示I2C总线启动信号 */
BH1750_I2C_SDA_1();
BH1750_I2C_SCL_1();
i2c_Delay();
BH1750_I2C_SDA_0();
i2c_Delay();
BH1750_I2C_SCL_0();
i2c_Delay();
}
//==================================================================================================
// 函数功能: IIC 外设驱动函数部分
// 函数标记: i2c_Stop
// 函数说明: CPU发起I2C总线停止信号
// 形 参：无
// 返 回 值: 无
//-------------------------------------------------------------------------------------------------
// | - | - | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9
//==================================================================================================
void i2c_Stop(void)
{
/* 当SCL高电平时，SDA出现一个上跳沿表示I2C总线停止信号 */
BH1750_I2C_SDA_0();
BH1750_I2C_SCL_1();
i2c_Delay();
BH1750_I2C_SDA_1();
}
//==================================================================================================
// 函数功能: IIC 外设驱动函数部分
// 函数标记: i2c_SendByte
// 函数说明: CPU发起I2C总线停止信号
// 形 参：_ucByte ： 等待发送的字节
// 返 回 值: 无
//-------------------------------------------------------------------------------------------------
// | - | - | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9
//==================================================================================================
void i2c_SendByte(uint8_t _ucByte)
{
uint8_t i;
/* 先发送字节的高位bit7 */
for (i = 0; i < 8; i++)
{
if (_ucByte & 0x80)
{
BH1750_I2C_SDA_1();
}
else
{
BH1750_I2C_SDA_0();
}
i2c_Delay();
BH1750_I2C_SCL_1();
i2c_Delay();
BH1750_I2C_SCL_0();
if (i == 7)
{
BH1750_I2C_SDA_1(); // 释放总线
}
_ucByte <<= 1; /* 左移一个bit */
i2c_Delay();
}
}
//==================================================================================================
// 函数功能: IIC 外设驱动函数部分
// 函数标记: i2c_ReadByte
// 函数说明: CPU从I2C总线设备读取8bit数据
// 形 参：无
// 返 回 值: 读到的数据
//-------------------------------------------------------------------------------------------------
// | - | - | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9
//==================================================================================================
uint8_t i2c_ReadByte(void)
{
uint8_t i;
uint8_t value;
/* 读到第1个bit为数据的bit7 */
value = 0;
for (i = 0; i < 8; i++)
{
value <<= 1;
BH1750_I2C_SCL_1();
i2c_Delay();
if (BH1750_I2C_SDA_READ())
{
value++;
}
BH1750_I2C_SCL_0();
i2c_Delay();
}
return value;
}
//==================================================================================================
// 函数功能: IIC 外设驱动函数部分
// 函数标记: i2c_WaitAck
// 函数说明: CPU产生一个时钟，并读取器件的ACK应答信号
// 形 参：无
// 返 回 值: 返回0表示正确应答，1表示无器件响应
//-------------------------------------------------------------------------------------------------
// | - | - | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9
//==================================================================================================
uint8_t i2c_WaitAck(void)
{
uint8_t re;
BH1750_I2C_SDA_1(); /* CPU释放SDA总线 */
i2c_Delay();
BH1750_I2C_SCL_1(); /* CPU驱动SCL = 1, 此时器件会返回ACK应答 */
i2c_Delay();
if (BH1750_I2C_SDA_READ()) /* CPU读取SDA口线状态 */
re = 1;
else
re = 0;
BH1750_I2C_SCL_0();
i2c_Delay();
return re;
}
//==================================================================================================
// 函数功能: IIC 外设驱动函数部分
// 函数标记: i2c_Ack
// 函数说明: CPU产生一个ACK信号
// 形 参：无
// 返 回 值: 无
//-------------------------------------------------------------------------------------------------
// | - | - | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9
//==================================================================================================
void i2c_Ack(void)
{
BH1750_I2C_SDA_0(); /* CPU驱动SDA = 0 */
i2c_Delay();
BH1750_I2C_SCL_1(); /* CPU产生1个时钟 */
i2c_Delay();
BH1750_I2C_SCL_0();
i2c_Delay();
BH1750_I2C_SDA_1(); /* CPU释放SDA总线 */
}
//==================================================================================================
// 函数功能: IIC 外设驱动函数部分
// 函数标记: i2c_NAck
// 函数说明: CPU产生1个NACK信号
// 形 参：无
// 返 回 值: 无
//-------------------------------------------------------------------------------------------------
// | - | - | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9
//==================================================================================================
void i2c_NAck(void)
{
BH1750_I2C_SDA_1(); /* CPU驱动SDA = 1 */
i2c_Delay();
BH1750_I2C_SCL_1(); /* CPU产生1个时钟 */
i2c_Delay();
BH1750_I2C_SCL_0();
i2c_Delay();
}
//==================================================================================================
// 函数功能: IIC 外设驱动函数部分
// 函数标记: I2C_BH1750_GPIOConfig
// 函数说明: 配置I2C总线的GPIO，采用模拟IO的方式实现
// 形 参：无
// 返 回 值: 无
//-------------------------------------------------------------------------------------------------
// | - | - | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9
//==================================================================================================
static void I2C_BH1750_GPIOConfig(void)
{
gpio_init_type gpio_init_struct;
/* enable the gpioa clock */
crm_periph_clock_enable(BH1750_RCC_I2C_PORT_CLOCK, TRUE);
/* set default parameter */
gpio_default_para_init(&gpio_init_struct);
/* configure the gpio */
gpio_init_struct.gpio_drive_strength = GPIO_DRIVE_STRENGTH_STRONGER;
gpio_init_struct.gpio_out_type = GPIO_OUTPUT_PUSH_PULL;
gpio_init_struct.gpio_mode = GPIO_MODE_OUTPUT;
gpio_init_struct.gpio_pins = BH1750_I2C_SCL_PIN | BH1750_I2C_SDA_PIN;
gpio_init_struct.gpio_pull = GPIO_PULL_UP;
gpio_init(BH1750_GPIO_PORT_I2C, &gpio_init_struct);
/* 给一个停止信号, 复位I2C总线上的所有设备到待机模式 */
i2c_Stop();
}
//==================================================================================================
// 函数功能: IIC 外设驱动函数部分
// 函数标记: i2c_ReadByte
// 函数说明: 检测I2C总线设备，CPU向发送设备地址，然后读取设备应答来判断该设备是否存在
// 形 参：_Address：设备的I2C总线地址
// 返 回 值: 返回值 0 表示正确， 返回1表示未探测到
//-------------------------------------------------------------------------------------------------
// | - | - | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9
//==================================================================================================
uint8_t i2c_CheckDevice(uint8_t _Address)
{
uint8_t ucAck;
i2c_Start(); /* 发送启动信号 */
/* 发送设备地址+读写控制bit（0 = w， 1 = r) bit7 先传 */
i2c_SendByte(_Address | BH1750_I2C_WR);
ucAck = i2c_WaitAck(); /* 检测设备的ACK应答 */
i2c_Stop(); /* 发送停止信号 */
return ucAck;
}
//==================================================================================================
// 函数功能: BH1750 外设驱动函数部分
// 函数标记: BH1750_Byte_Write
// 函数说明: BH1750写一个字节
// 返回值 成功：0 失败：非0
//-------------------------------------------------------------------------------------------------
// | - | - | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9
//==================================================================================================
uint8_t BH1750_Byte_Write(uint8_t data)
{
i2c_Start();
//发送写地址
i2c_SendByte(BH1750_Addr|0);
if(i2c_WaitAck()==1)
return 1;
//发送控制命令
i2c_SendByte(data);
if(i2c_WaitAck()==1)
return 2;
i2c_Stop();
return 0;
}
//==================================================================================================
// 函数功能: BH1750 外设驱动函数部分
// 函数标记: BH1750_Read_Measure
// 函数说明: BH1750读取测量数据
// 返回值 成功：返回光照强度 失败：返回0
//-------------------------------------------------------------------------------------------------
// | - | - | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9
//==================================================================================================
uint16_t BH1750_Read_Measure(void)
{
uint16_t receive_data=0;
i2c_Start();
//发送读地址
i2c_SendByte(BH1750_Addr|1);
if(i2c_WaitAck()==1)
return 0;
//读取高八位
receive_data=i2c_ReadByte();
i2c_Ack();
//读取低八位
receive_data=(receive_data<<8)+i2c_ReadByte();
i2c_NAck();
i2c_Stop();
return receive_data; //返回读取到的数据
}
//==================================================================================================
// 函数功能: BH1750 外设驱动函数部分
// 函数标记: BH1750_Power_ON
// 函数说明: BH1750s上电
//-------------------------------------------------------------------------------------------------
// | - | - | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9
//==================================================================================================
void BH1750_Power_ON(void)
{
BH1750_Byte_Write(POWER_ON);
}
//==================================================================================================
// 函数功能: BH1750 外设驱动函数部分
// 函数标记: BH1750_Power_OFF
// 函数说明: //BH1750s断电
//-------------------------------------------------------------------------------------------------
// | - | - | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9
//==================================================================================================
void BH1750_Power_OFF(void)
{
BH1750_Byte_Write(POWER_OFF);
}
//==================================================================================================
// 函数功能: BH1750 外设驱动函数部分
// 函数标记: BH1750_RESET
// 函数说明: BH1750复位 仅在上电时有效
//-------------------------------------------------------------------------------------------------
// | - | - | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9
//==================================================================================================
void BH1750_RESET(void)
{
BH1750_Byte_Write(MODULE_RESET);
}
//==================================================================================================
// 函数功能: BH1750 外设驱动函数部分
// 函数标记: BH1750_Init
// 函数说明: BH1750初始化
//-------------------------------------------------------------------------------------------------
// | - | - | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9
//==================================================================================================
//
void BH1750_Init(void)
{
I2C_BH1750_GPIOConfig(); /* 配置GPIO */
BH1750_Power_ON(); //BH1750s上电
//BH1750_RESET(); //BH1750复位
BH1750_Byte_Write(Measure_Mode);
//SysTick_Delay_ms(120);
}
//==================================================================================================
// 函数功能: BH1750 外设驱动函数部分
// 函数标记: LIght_Intensity
// 函数说明: 获取光照强度
//-------------------------------------------------------------------------------------------------
// | - | - | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9
//==================================================================================================
float LIght_Intensity(void)
{
return (float)(BH1750_Read_Measure()/1.1f*Resolurtion);
}
drv_bh1750.h
#ifndef __DRV_BH1750_H
#define __DRV_BH1750_H
#include "main.h"
//--------------------------------------------------------------------------------------------------
// 宏自定义声明 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9
//--------------------------------------------------------------------------------------------------
//BH1750的地址
#define BH1750_Addr 0x46
//BH1750指令码
#define POWER_OFF 0x00
#define POWER_ON 0x01
#define MODULE_RESET 0x07
#define CONTINUE_H_MODE 0x10
#define CONTINUE_H_MODE2 0x11
#define CONTINUE_L_MODE 0x13
#define ONE_TIME_H_MODE 0x20
#define ONE_TIME_H_MODE2 0x21
#define ONE_TIME_L_MODE 0x23
//测量模式
#define Measure_Mode CONTINUE_H_MODE
#define BH1750_I2C_WR 0 /* 写控制bit */
#define BH1750_I2C_RD 1 /* 读控制bit */
//--------------------------------------------------------------------------------------------------
// 硬件端口定义 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9
//--------------------------------------------------------------------------------------------------
/* 定义I2C总线连接的GPIO端口, 只需要修改下面4行代码即可任意改变SCL和SDA的引脚 */
#define BH1750_GPIO_PORT_I2C GPIOC /* GPIO端口 */
#define BH1750_RCC_I2C_PORT_CLOCK CRM_GPIOC_PERIPH_CLOCK /* GPIO端口时钟 */
#define BH1750_I2C_SCL_PIN GPIO_PINS_11 /* 连接到SCL时钟线的GPIO */
#define BH1750_I2C_SDA_PIN GPIO_PINS_12 /* 连接到SDA数据线的GPIO */
//--------------------------------------------------------------------------------------------------
// 引用函数声明 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9
//--------------------------------------------------------------------------------------------------
void i2c_Start(void);
void i2c_Stop(void);
void i2c_SendByte(uint8_t _ucByte);
uint8_t i2c_ReadByte(void);
uint8_t i2c_WaitAck(void);
void i2c_Ack(void);
void i2c_NAck(void);
uint8_t i2c_CheckDevice(uint8_t _Address);
void BH1750_Init(void); //未包含IIC初始化
float LIght_Intensity(void); //读取光照强度的值
uint8_t BH1750_Byte_Write(uint8_t data);
uint16_t BH1750_Read_Measure(void);
void BH1750_Power_ON(void);
void BH1750_Power_OFF(void);
void BH1750_RESET(void);
//--------------------------------------------------------------------------------------------------
// | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9
//--------------------------------------------------------------------------------------------------
//分辨率 光照强度（单位lx）=（High Byte + Low Byte）/ 1.2 * 测量精度
#if ((Measure_Mode==CONTINUE_H_MODE2)|(Measure_Mode==ONE_TIME_H_MODE2))
#define Resolurtion 0.5
#elif ((Measure_Mode==CONTINUE_H_MODE)|(Measure_Mode==ONE_TIME_H_MODE))
#define Resolurtion 1
#elif ((Measure_Mode==CONTINUE_L_MODE)|(Measure_Mode==ONE_TIME_L_MODE))
#define Resolurtion 4
#endif
/* 定义读写SCL和SDA的宏，已增加代码的可移植性和可阅读性 */
#define BH1750_I2C_SCL_1() gpio_bits_write(BH1750_GPIO_PORT_I2C, BH1750_I2C_SCL_PIN,Bit_SET) /* SCL = 1 */
#define BH1750_I2C_SCL_0() gpio_bits_write(BH1750_GPIO_PORT_I2C, BH1750_I2C_SCL_PIN,Bit_RESET) /* SCL = 0 */
#define BH1750_I2C_SDA_1() gpio_bits_write(BH1750_GPIO_PORT_I2C, BH1750_I2C_SDA_PIN,Bit_SET) /* SDA = 1 */
#define BH1750_I2C_SDA_0() gpio_bits_write(BH1750_GPIO_PORT_I2C, BH1750_I2C_SDA_PIN,Bit_RESET) /* SDA = 0 */
#define BH1750_I2C_SDA_READ() gpio_input_data_bit_read(BH1750_GPIO_PORT_I2C, BH1750_I2C_SDA_PIN) /* 读SDA口线状态 */
#endif
使用的是模拟IIC进行通信，这样子的好处是不需要特定的引脚，任意引脚都可以进行模拟，在MCU芯片中，像定时器，串口资源都是相对于比较多的，但是像SPI，IIC，等接口还是比较少的，例如一个IIC接口的OLED模块，一个BH1750C传感器，假设芯片只有两个IIC接口，明显此时如果有第三个iic接口的传感器或者模块，明显就不够使用，因此使用GPIO模拟IIC通信很有必要性。
上面驱动代码需要修改的部分 （应用到不同的MCU芯片时的修改，大部分就是修改gpio的函数名称）
/* 定义I2C总线连接的GPIO端口, 只需要修改下面4行代码即可任意改变SCL和SDA的引脚 */
#define BH1750_GPIO_PORT_I2C GPIOC /* GPIO端口 */
#define BH1750_RCC_I2C_PORT_CLOCK CRM_GPIOC_PERIPH_CLOCK /* GPIO端口时钟 */
#define BH1750_I2C_SCL_PIN GPIO_PINS_11 /* 连接到SCL时钟线的GPIO */
#define BH1750_I2C_SDA_PIN GPIO_PINS_12 /* 连接到SDA数据线的GPIO */
//==================================================================================================
// 函数功能: IIC 外设驱动函数部分
// 函数标记: I2C_BH1750_GPIOConfig
// 函数说明: 配置I2C总线的GPIO，采用模拟IO的方式实现
// 形 参：无
// 返 回 值: 无
//-------------------------------------------------------------------------------------------------
// | - | - | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9
//==================================================================================================
static void I2C_BH1750_GPIOConfig(void)
{
gpio_init_type gpio_init_struct;
/* enable the gpioa clock */
crm_periph_clock_enable(BH1750_RCC_I2C_PORT_CLOCK, TRUE);
/* set default parameter */
gpio_default_para_init(&gpio_init_struct);
/* configure the gpio */
gpio_init_struct.gpio_drive_strength = GPIO_DRIVE_STRENGTH_STRONGER;
gpio_init_struct.gpio_out_type = GPIO_OUTPUT_PUSH_PULL;
gpio_init_struct.gpio_mode = GPIO_MODE_OUTPUT;
gpio_init_struct.gpio_pins = BH1750_I2C_SCL_PIN | BH1750_I2C_SDA_PIN;
gpio_init_struct.gpio_pull = GPIO_PULL_UP;
gpio_init(BH1750_GPIO_PORT_I2C, &gpio_init_struct);
/* 给一个停止信号, 复位I2C总线上的所有设备到待机模式 */
i2c_Stop();
}
4.测试效果
主函数
#include "main.h"
//__IO uint32_t time_cnt = 0;
void OLED_Show_Example(void)
{
OLED_ShowString_08x16(00,0,"AT32 AHT10 OLED");
OLED_ShowString_08x16(0,2,"Time:2024.02.16");
OLED_ShowString_06x08(0,4,"Temp:");
OLED_ShowString_06x08(70,4,"Humi:");
OLED_ShowString_06x08(48,4,"^C");
OLED_ShowString_06x08(116,4,"%");
OLED_ShowString_06x08(0,5,"Light:");
OLED_ShowString_06x08(100,5,"lux");
OLED_ShowCHinese(0,6,13);
OLED_ShowCHinese(16,6,14);
OLED_ShowCHinese(32,6,15);
OLED_ShowCHinese(48,6,16);
OLED_ShowCHinese(64,6,17);
}
void Hardware_Iint(void)
{
system_clock_config();
at32_board_init();
uart_print_init(115200);
printf("Hardware_Init start [ok]\r\n");
module_smg_gpio_iint();
printf("module_smg_gpio_iint [ok]\r\n");
OLED_Init();
printf("OLED_Init [ok]\r\n");
DHT11_Init();
printf("DHT11_Init [ok]\r\n");
BH1750_Init();
printf("BH1750_Init [ok]\r\n");
printf("Hardware_Init end [ok] \r\n");
}
/**
* @brief main function.
* @param none
* @retval none
*/
int main(void)
{
int8_t Temperature;
int8_t Humidity;
float Light,aht_temp,aht_humi;
int8_t aht_err;
DHT11_Data_TypeDef DHT11_Data;
Hardware_Iint();
printf("at_start_a403a board testing 2024-02-16\r\n");
printf("at_start_a403a board module aht10-oled \r\n");
OLED_Show_Example();
while(1)
{
if( DHT11_Read_TempAndHumidity ( & DHT11_Data ) == SUCCESS)
{
Temperature = DHT11_Data.temp_int;
Humidity = DHT11_Data.humi_int;
}
else
{
printf("Read DHT11 ERROR!\r\n");
}
printf("temperature=%d,humidity= %d \r\n" ,Temperature,Humidity);
delay_ms(500);
if (!i2c_CheckDevice(BH1750_Addr))
{
Light = LIght_Intensity();
}
printf("Light_Value:%.1fLx\r\n",Light);
delay_ms(500);
OLED_ShowNumber_UnsignedInteger_06x08(32,4,Temperature,2);
OLED_ShowNumber_UnsignedInteger_06x08(100,4,Humidity,2);
OLED_ShowNumber_Float_06x08(40,5,Light,5,1);
}
}
测试效果
