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使用STM32读取BH1750光照传感器的方法详解

stm32读取BH1750光照传感器

  • 一.序言
  • 二.BH1750指令
  • 三.IIC协议
  • 四.代码实例
  • 4.1 bh1750.c源文件
  • 4.2 bh1750.h头文件

    • 一.序言

    BH1750是用IIC协议进行数据传输的。有SCL,SDA，VCC,GND四根线。下图是原理图

    二.BH1750指令

    我们先看芯片手册的操作指令（下图）含有掉电，上电，连续转化，一次转化以及转化的分辨率等。具体可以看下面的表格写的很详细。写代码时候需要用到（非常关键）。

    这里我也整理出来了一个指令表格，方便阅读，和后序的操作。

    指令 操作值
    POWER_OFF 0x00
    POWER_OFF 0x01
    MODULE_RESET 0x07
    CONTINUE_H_MODE 0x10
    CONTINUE_H_MODE2 0x11
    CONTINUE_L_MODE 0x13
    ONE_TIME_H_MODE 0x20
    ONE_TIME_H_MODE2 0x21
    ONE_TIME_L_MODE 0x23

    三.IIC协议

    IIC协议是在嵌入式中比较常用通信协议的，也是非常重要的。所以我们务必需要掌握IIC协议。
    这里可以参考我的上一篇博文 一文教你彻底学会IIC协议

    四.代码实例

    4.1 bh1750.c源文件

    
#include "bh1750.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 名: i2c_Delay
*	功能说明: I2C总线位延迟，最快400KHz
*	形    参：无
*	返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
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 名: i2c_Start
*	功能说明: CPU发起I2C总线启动信号
*	形    参：无
*	返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
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 名: i2c_Start
*	功能说明: CPU发起I2C总线停止信号
*	形    参：无
*	返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
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 名: i2c_SendByte
*	功能说明: CPU向I2C总线设备发送8bit数据
*	形    参：_ucByte ： 等待发送的字节
*	返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
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 名: i2c_ReadByte
*	功能说明: CPU从I2C总线设备读取8bit数据
*	形    参：无
*	返 回 值: 读到的数据
*********************************************************************************************************
*/
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 名: i2c_WaitAck
*	功能说明: 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
*********************************************************************************************************
*/
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 名: i2c_Ack
*	功能说明: CPU产生一个ACK信号
*	形    参：无
*	返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
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 名: i2c_NAck
*	功能说明: CPU产生1个NACK信号
*	形    参：无
*	返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
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_APB2PeriphClockCmd(BH1750_RCC_I2C_PORT, ENABLE);	/* 打开GPIO时钟 */
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = BH1750_I2C_SCL_PIN | BH1750_I2C_SDA_PIN;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD;  	/* 开漏输出 */
	GPIO_Init(BH1750_GPIO_PORT_I2C, &GPIO_InitStructure);
	/* 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 名: i2c_CheckDevice
*	功能说明: 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
*********************************************************************************************************
*/
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;
}
//BH1750写一个字节
//返回值	成功：0		失败：非0 
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;
}
//BH1750读取测量数据
//返回值 成功：返回光照强度 	失败：返回0
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
}
 
//BH1750s上电
void BH1750_Power_ON(void)
{
	BH1750_Byte_Write(POWER_ON);
}
//BH1750s断电
void BH1750_Power_OFF(void)
{
	BH1750_Byte_Write(POWER_OFF);
}
//BH1750复位	仅在上电时有效
void BH1750_RESET(void)
{
	BH1750_Byte_Write(MODULE_RESET);
}
 
//BH1750初始化
uint8_t BH1750_Init(void)
{
	I2C_BH1750_GPIOConfig();		/* 配置GPIO */
	
	BH1750_Power_ON();	//BH1750s上电
	//BH1750_RESET();			//BH1750复位
	return BH1750_Byte_Write(Measure_Mode);
	//SysTick_Delay_ms(120);
}
//获取光照强度
int LIght_Intensity(void)
{
	float v;
	v = (float)(BH1750_Read_Measure()/1.1f*Resolurtion);
	return (int) v;
}

    4.2 bh1750.h头文件

    #ifndef __BH1750_H
#define __BH1750_H	 
#include "stm32f10x.h"
//BH1750的地址
#define BH1750_Addr				0x46//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	GPIOB			/* GPIO端口 */
#define BH1750_RCC_I2C_PORT 	RCC_APB2Periph_GPIOB		/* GPIO端口时钟 */
#define BH1750_I2C_SCL_PIN		GPIO_Pin_6			/* 连接到SCL时钟线的GPIO */
#define BH1750_I2C_SDA_PIN		GPIO_Pin_7			/* 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_ReadInputDataBit(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);
 
uint8_t BH1750_Init(void);			//未包含IIC初始化
int 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

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