基于小熊派光強傳感器BH1750實踐(multi_timer+狀態機工程應用)

本實踐案例基于小熊派開發板：

實踐光強傳感器的開發，我們需要帶上一個擴展模塊：E53_SC1，如下圖所示，最終連接的效果：

再來看看這個拓展板以及主板上對應的硬件接口，后面我們才能夠去配置相應的硬件管腳，達到驅動使用的目的：

轉接板E53_SC1在主板上的電路原理圖：

BH1750光強傳感器簡介

BH1750是一種用于兩線式串行總線接口的數字型光強度傳感器集成電路。這種集成電路可以根據收集的光線強度數據來調整液晶或者鍵盤背景的的亮度，利用它的高分辨率可以探測較大范圍的光強度變化。(1lx-65535lx)

要控制這個傳感器，當然要了解傳感器支持的協議，以及一些指令，這是一個基于I2C接口的傳感器。

I2C是(Inter-Integrated Circuit)的英文縮寫，是Philips公司開發的一個通信協議，只有兩根線(SDA/SCL)是用來通信的。

BH1750支持的命令：

BH1750從機地址計算：

根據文檔提示，我們了解到光強傳感器的從機地址是0100011

當主機向從機發送寫命令時為：

0100011(從機地址：7位) 0(寫數據位:1位) ===> 0x46

當主機向從機發送讀命令時為：

0100011(從機地址：7位) 1(寫數據位:1位) ===> 0x47

工程實踐:stm32cubMx

1、芯片選型，這里選擇stm32l431rctx

2、配置rcc時鐘以及串行調試接口

3、配置調試LED

4、配置串口調試

方便根據調試信息查看程序執行流程(默認即可)。

5、配置I2C1(PC6/PC7位于I2C1)

默認即可。

6、生成Keil5基礎工程

實際開發建議硬件外設分模塊，這樣看起來不要把所有的生成全部都擠到main.c里面去了，這點讓我非常討厭，所以生成工程時候習慣點擊設置以下這一項：

接下來點擊生成代碼：

工程實踐:編寫代碼

1、將multi_timer添加到keil5工程

2、創建一個Package目錄，將multi_timer的程序文件添加進來

3、編寫代碼

由于篇幅限制，只看我自己代碼添加的位置：

usart.h

添加重定向打印

/* USER CODE BEGIN 1 */

int fputc(int ch, FILE *file)

{

return HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 1000);

}

/* USER CODE END 1 */

stm32l4xx_it.c

添加multi_timer計數

/**

* @brief This function handles System tick timer.

*/

void SysTick_Handler(void)

{

/* USER CODE BEGIN SysTick_IRQn 0 */

timer_ticks();

/* USER CODE END SysTick_IRQn 0 */

HAL_IncTick();

/* USER CODE BEGIN SysTick_IRQn 1 */

/* USER CODE END SysTick_IRQn 1 */

}

main.h

添加相應的頭文件

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/

/* USER CODE BEGIN Includes */

#include

#include

#include

#include "multi_timer.h"

/* USER CODE END Includes */

main.c

在程序中宏定義相應的值

/* Private define ------------------------------------------------------------*/

/* USER CODE BEGIN PD */

/*接收光強超時值*/

#define TIMEOUT 200

/*光強值檢測閾值*/

#define LIGHT_SENSOR_THREHOLD 30

/*mode:模式選擇*/

//連續高分辨率模式精度 1 lux

#define LUX_1_MODE ? 0x10

//連續高分辨率模式2精度 0.5 lux

#define LUX_0_5_MODE 0x11

//低分辨率模式

#define LUX_LOW_MODE 0x13

#define WRITE_ADDRESS 0x46 //0100 011 ?0

#define READ_ADDRESS ?0x47 //0100 011 ?1

/* USER CODE END PD */

光強采集結構體

typedef struct light_sensor

{

/*光強值*/

int Lux ;

/*multi_timer定時器句柄*/

Timer timer1 ;

/*定時器計數值*/

uint16_t Timer_Count ;

/*是否采集完成標志*/

uint8_t ? Conver_completed ;

/*定時回調*/

void (*timeout_cb)(void);

} light_sensor_TypeDef;

light_sensor_TypeDef lsensor ;

定時回調函數以及結構體初始化

/*定時器回調函數*/

void timer1_callback(void)

{

++lsensor.Timer_Count;

}

/*初始化參數*/

void Init_BH750(void)

{

lsensor.Lux = 0 ;

lsensor.Timer_Count = 0 ;

lsensor.Conver_completed = 0 ;

lsensor.timeout_cb = timer1_callback ;

}

這里的讀光強沒有用小熊派例程里直接延時然后讀取的方法，小熊派的讀光強函數是這么寫的：

而我是這么寫的：

/*讀取光強*/

void ReadBH1750(uint8_t mode)

{

float lux = 0;

uint8_t ReadData[2] = {0};

static uint8_t Sensor_Status = 0 ;

/*讀取光強流程*/

switch(Sensor_Status)

{

/*1、發送檢測光強模式的指令*/

case 0:

if(HAL_OK != HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, WRITE_ADDRESS, (uint8_t *)&mode, 1, 0xff))

return ?;

/*切換為讀地址狀態*/

Sensor_Status = 1 ;

lsensor.Timer_Count = 0 ;

lsensor.Conver_completed = 0 ;

break ;

case 1:

/*

2、發送命令后延時200ms等待讀取

定時200ms，判斷是否已經到了

這里相當于取代了延時等待，不占用CPU

*/

if(TIMEOUT == lsensor.Timer_Count)

{

lsensor.Timer_Count = 0 ;

//3、開始讀取光強，發送讀光強指令

if(HAL_OK == HAL_I2C_Master_Receive(&hi2c1, READ_ADDRESS, ReadData, 2, 0xff))

{

lux=(float)((ReadData[0]<<8)|ReadData[1]);

lux=(double)lux/1.2;

lsensor.Lux = (int)lux ;

/*4、轉換完成*/

lsensor.Conver_completed = 1 ;

Sensor_Status = 0 ; /*切換為寫地址狀態*/

}

}

break ;

default:

break;

}

}

這里利用了switch case+multi_timer產生一個200ms的定時計數，通過狀態1流程判斷計數器是否到達設定值，從而達到延時的效果，這段程序在主程序的while循環中幾乎不會占用CPU，非常高效！

主程序邏輯：

/**

* @brief ?The application entry point.

* @retval int

*/

int main(void)

{

/* USER CODE BEGIN 1 */

/* USER CODE END 1 */

/* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

/* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */

HAL_Init();

/* USER CODE BEGIN Init */

/* USER CODE END Init */

/* Configure the system clock */

SystemClock_Config();

/* USER CODE BEGIN SysInit */

/* USER CODE END SysInit */

/* Initialize all configured peripherals */

MX_GPIO_Init();

MX_I2C1_Init();

MX_USART1_UART_Init();

/* USER CODE BEGIN 2 */

/*串口初始化后加這個延時，防止后面的printf打印亂碼*/

HAL_Delay(200);

printf("光強讀取測試實驗\n");

Init_BH750();

timer_init(&lsensor.timer1, lsensor.timeout_cb, 1, 1);

timer_start(&lsensor.timer1);

/* USER CODE END 2 */

/* Infinite loop */

/* USER CODE BEGIN WHILE */

while (1)

{

/* USER CODE END WHILE */

/* USER CODE BEGIN 3 */

//采用連續高分辨率模式精度 1 lux

ReadBH1750(LUX_1_MODE);

if(1 == lsensor.Conver_completed) /*如果轉換完了才會執行*/

{

printf("當前光強值:%d\n", lsensor.Lux);

//當光強值大于設定的光強值閾值，則關燈，否則開燈

if(lsensor.Lux > LIGHT_SENSOR_THREHOLD)

{

HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO_Port, LED_Pin, GPIO_PIN_RESET);

}

else

{

HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO_Port, LED_Pin, GPIO_PIN_SET);

}

}

timer_loop();

}

/* USER CODE END 3 */

}

運行結果:

狀態機思想前變萬化，學會靈活應用則一定能夠寫出非常高效，簡單易維護的程序。

實際例程下載：

鏈接：https://pan.baidu.com/s/1GA29ua5yVfvGFfRCcS52LA

提取碼：afe5

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