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武汉芯源CW32F030开发板评测 05 BH1750光照强度传感器模块

武汉芯源CW32F030开发板评测 05 BH1750光照强度传感器模块​

硬件平台​

  1. CW32_48F大学计划板
  2. CW32_IOT_EVA物联网开发评估套件
  3. BH1750数字型光照强度传感器 p9xhuQO.md.png

BH1750​

​ BH1750是一款数字型光照强度传感器，能够获取周围环境的光照强度。其测量范围在0~65535 lx。lx勒克斯，是光照强度的单位。BH1750可用于调节手机屏幕和键盘的背光功率，或者用于智能灯光控制，比如，随着外界光照强度的变化调节灯光亮度。

p9xhuQO.md.png

BH1750特点​

  1. I2C总线接口
  2. 接近视觉灵敏度的光谱灵敏度特性
  3. 输出对应亮度的数字值
  4. 高分辨率（0~65535 lx）
  5. 通过降低功率功能,实现低电流化
  6. 50Hz / 60Hz光噪声抑制功能
  7. 可以选择两种类型的I2C从属地址
  8. 最小误差变动在±20%
  9. 受红外线影响很小

BH1750原理部分 博客参考

  1. BH1750( GY-302 )光照传感器 https://blog.csdn.net/Dustinthewine/article/details/127540711
  2. BH1750 光照传感器文档详解 及 驱动设计 https://juejin.cn/post/7157645672945025055

代码移植​

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
*/


/*
    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 < 12; 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 名: I2C_BH1750_GPIOConfig
*   功能说明: 配置I2C总线的GPIO，采用模拟IO的方式实现
*   形    参：无
*   返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void I2C_BH1750_GPIOConfig(void)
{
    GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure; 
    __RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();/* 打开GPIO时钟 */
    
    GPIO_InitStructure.Pins = BH1750_I2C_SCL_PIN|BH1750_I2C_SDA_PIN;      
    GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD;/* 开漏输出 */
    GPIO_InitStructure.Speed = GPIO_SPEED_HIGH;        
    GPIO_Init(BH1750_GPIO_PORT_I2C, &GPIO_InitStructure);
    GPIO_SetBits(BH1750_GPIO_PORT_I2C,BH1750_I2C_SCL_PIN|BH1750_I2C_SDA_PIN);   

    /* 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);
}

bh1750.h​

#ifndef __BH1750_H
#define __BH1750_H   

#include "main.h"
 
//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

//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

#define BH1750_I2C_WR   0       /* 写控制bit */
#define BH1750_I2C_RD   1       /* 读控制bit */


/* 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    CW_GPIOA                    /* GPIO端口 */
#define BH1750_I2C_SCL_PIN      GPIO_PIN_0                  /* 连接到SCL时钟线的GPIO */
#define BH1750_I2C_SDA_PIN      GPIO_PIN_1                  /* 连接到SDA数据线的GPIO */
/* 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_SetBits(BH1750_GPIO_PORT_I2C, BH1750_I2C_SCL_PIN)      /* SCL = 1 */
#define BH1750_I2C_SCL_0()      GPIO_ResetBits(BH1750_GPIO_PORT_I2C, BH1750_I2C_SCL_PIN)    /* SCL = 0 */
#define BH1750_I2C_SDA_1()      GPIO_SetBits(BH1750_GPIO_PORT_I2C, BH1750_I2C_SDA_PIN)      /* SDA = 1 */
#define BH1750_I2C_SDA_0()      GPIO_ResetBits(BH1750_GPIO_PORT_I2C, BH1750_I2C_SDA_PIN)    /* SDA = 0 */
#define BH1750_I2C_SDA_READ()   GPIO_ReadPin(BH1750_GPIO_PORT_I2C, BH1750_I2C_SDA_PIN)      /* 读SDA口线状态 */



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);                    
#endif

测试​

//==================================================================================================
//  实现功能: 高级定时器
//  函数说明: ATIMER_init 
//  函数备注: 
//--------------------------------------------------------------------------------------------------
//  |   -   |   -   |   0   |   1   |   2   |   3   |   4   |   5   |   6   |   7   |   8   |   9   
//================================================================================================== 
void ATIMER_init(void)
{
    ATIM_InitTypeDef ATIM_InitStruct;
    __RCC_ATIM_CLK_ENABLE();   
    
    __disable_irq();
    NVIC_EnableIRQ(ATIM_IRQn);
    __enable_irq();

   ATIM_InitStruct.BufferState = ENABLE;                               //使能缓存寄存器   
   ATIM_InitStruct.ClockSelect = ATIM_CLOCK_PCLK;                      //选择PCLK时钟计数
   ATIM_InitStruct.CounterAlignedMode = ATIM_COUNT_MODE_EDGE_ALIGN;    //边沿对齐
   ATIM_InitStruct.CounterDirection = ATIM_COUNTING_UP;                //向上计数；
   ATIM_InitStruct.CounterOPMode = ATIM_OP_MODE_REPETITIVE;            //连续运行模式
   ATIM_InitStruct.OverFlowMask = DISABLE;                             //重复计数器上溢出不屏蔽
   ATIM_InitStruct.Prescaler = ATIM_Prescaler_DIV8;                    // 8分频,8MHZ
   ATIM_InitStruct.ReloadValue = 8000;                                 // 重载周期 1MS TIMER
   ATIM_InitStruct.RepetitionCounter = 0;                              // 重复周期0
   ATIM_InitStruct.UnderFlowMask = DISABLE;                            // 重复计数下溢出不屏蔽
   ATIM_Init(&ATIM_InitStruct);
   ATIM_ITConfig(ATIM_CR_IT_OVE, ENABLE);                              // 有重复计数器溢出产生进入中断
   ATIM_Cmd(ENABLE);     
    
}
//==================================================================================================
//  实现功能: 中断服务函数
//  函数说明: ATIM_IRQHandler 
//  函数备注: 
//--------------------------------------------------------------------------------------------------
//  |   -   |   -   |   0   |   1   |   2   |   3   |   4   |   5   |   6   |   7   |   8   |   9   
//================================================================================================== 
void ATIM_IRQHandler(void)
{
    static unsigned int atimer_count=0;
    if (ATIM_GetITStatus(ATIM_IT_OVF))
    {
        ATIM_ClearITPendingBit(ATIM_IT_OVF);
        atimer_count++;
        if(atimer_count>=1000)     //1S=1000ms
        {
            //printf("time_1s_flag OK\r\n");
            light = LIght_Intensity();
            printf("当前光照：%.1fLx\r\n",light);
            atimer_count=0; 
                
        }
  }
}

测试效果​

p9xhuQO.md.png