PB-03F-Kit 开发板I2C使用方法

显示全部楼层 · 2025-1-9 22:29:33

本帖最后由 AndyL 于 2025-1-10 20:13 编辑

PB_03F_Kit连接AS6221温度传感器模块(IIC)

一、硬件介绍

AS6221 是市场上精度最高的数字温度传感器系统 (+/- 0.09°C)。

它具备完整的数字化系统，可以快速准确的获取测试位置的 温度信息，准确的还原温度值并且通过标准 I2C 接口输出。可实现理想的健康温度监测，或应用于各种恒温场景的温度监控。

• 超高的测量精度 ±0.09°C (20°C 至 42°C)****

• 超低功耗 (6µA @ 4 Hz / 0.1μA @ Standby)

• 支持电池供电的使用场景

• 支持预警模式，可以灵活设置阈值，实现精确的温度监控 高集成化设计，设计灵活

• 集成完整的数字模块，支持标准 IIC 通讯模式 • 支持 8 组 IIC 地址，可以多颗器件系统配合使用 小尺寸，使用简单

• 产线完整单体一致性测试，无需标定/校准

• WLCSP 封装，尺寸： 1.5 x 1.0 mm

1、AS6221 内部架构

AS6221 是完整的高精度数字温度传感器系统。它由一个硅基双极温度传感器模拟前端、一个 ADC 和一个数字传感器组成，通过 IIC 通信数字总线与其他设备通讯 器件支持多路 IIC 地址设定，支持中断预警模式。

二、硬件连接

1、开发板选择(PB_03F_kit)

使用指南详见

PB_03F_kit开发板的IIC硬件介绍如下：

**硬件支持 2 路 I2C**，可配置 MASTER 或 SLAVE。

硬件 TX FIFO 深度 8 字节，硬件 RX FIFO 深度 8 字节。

PCLK 时钟等于 HCLK，可分频，不建议分频。当系统休眠时， I2C 信息会丢失，唤醒后需要重新配置。

所有可 fmux 的 io 都可以复用为 I2C。

I2C 使用时需要接上拉电阻，比如 2.2K 或 4.7K。

FULLMUX 模式(FULLMUX 是指将 GPIO 复用为其他模块引脚)： 除 TEST_MODE、 P16、 P17、 P1 之外的其他 GPIO 都支持 GPIO FULLMUX 功能，可根据应用 GPIO 配置为 UART，I2C 、 PWM 等功能。

2、连接方式(IIC通讯模式 / 数据解析)

1、AS6221 Eval Kit模块引脚介绍：

Pin	符号	说明	备注
1	SCL	I2C时钟线	如需上拉，使用R1
2	SDA	I2C数据线	如需上拉，使用R2
3	GND	地	-
4	VDD	电源供应	-
5	ALERT	数字输出引脚	警报中断输出

注：不要将引脚5接到VSS，此引脚只用于ALERT功能

2、I2C地址选择方式：

使用跳线帽设置I2C的地址，且两个位置的跳线帽不能打开。

配置方式如下所示：

3、MCU与模块连接方式：

SDA -> P33

CLK -> P34

ALERT警报功能未使用，不连接。(根据实际情况自行配置)

4、模块输出数据解析

1.TVAL(0x0寄存器地址)：当前获取的温度值。

2.CONFIG(0x1寄存器地址)：当前配置的相关信息。

3.TLOW(0x2寄存器地址)：温度下限警报值。

4.THIGH(0x3寄存器地址)：温度上限警报值。

1、温度值TVAL数据解析

为获取模块的温度值，需要读取TVAL(0x0寄存器地址)的值，输出的温度数值为 2字节数据(例：0xb,0x22)

LSB = (1 / 128)°C = 0.0078125 °C

*实际数值 = 读取到的数值 LSB = 2850(0xb22[hex]) * LSB ≈ 22.265°C*

2、配置CONFIG数据解析

例：获取的数据为 0x40，0x20；即 0100 0000 0010 0000。

根据下表，可知每位代表的含义，以及是否可修改相关属性。(更多具体的配置，详见数据手册)

Bit	Bit name	Default	Access	Bit description
0	Reserved	0	RO	Reserved
1	Reserved	0	RO	Reserved
2	Reserved	0	RO	Reserved
3	Reserved	0	RO	Reserved
4	Reserved	0	RO	Reserved
5	AL	1	RO	Alert Bit (AL)
6	CR[0]	0	RW	Conversion RATE (CR)
7	CR[1]	1	RW	Conversion RATE (CR)
8	SM	0	RW	Sleep Mode (SM)
9	IM	0	RW	Interrupt Mode (IM)
10	POL	0	RW	Polarity (POL)
11	CF[0]	0	RW	Consecutive Faults (CF)
12	CF[1]	0	RW	Consecutive Faults (CF)
13	Reserved	0	RO	Reserved
14	Reserved	1	RO	Reserved
15	SS	0	RW	Single Shot

3、TLOW / THIGHT 数据解析

例：TLOW 获取的值为 0x25,0x80；即 75 °C。THIGHT 获取的值为 0x28 0x00；即 80 °C

若要使用TLOW，THIGHT；需配置 ALERT 中断引脚，相关转换过程如下。

三、代码编写

以I2C的Demo工程为例，编写相关程序。

(…\PB-03F\phy6222_v313_0512\example\peripheral\i2c)

修改跳线帽位置使从机(模块)I2C地址如“图5”的第一种方式(0x44)。

主要代码如下：

i2c_demo.c代码如下:

#include "OSAL.h"
#include "i2c_demo.h"
#include "log.h"

#include "gpio.h"
#include "clock.h"

#include "pwrmgr.h"
#include "error.h"
#include "key.h"

#include "flash.h"
#include "i2c.h"


#include "pwrmgr.h"
#include "error.h"


#define I2C_MASTER_SDA P33
#define I2C_MASTER_CLK P34

#define slave_i2c_addr 0x44 //从机设备地址
#define Tval_ADDR 0  //温度寄存器的地址
#define Config_ADDR 1 
#define Tlow_ADDR 2 
#define Thight_ADDR 3  

static void* master_pi2c;  
static uint8_t i2c_TaskID;

#define I2C_MASTER_RX_DATA_LEN 2

uint8 I2C_RX_data[I2C_MASTER_RX_DATA_LEN]= {0};   //接收温度数据
uint8 I2C_Config_data[I2C_MASTER_RX_DATA_LEN]= {0};
uint8 I2C_Tlow_data[I2C_MASTER_RX_DATA_LEN]= {0};   
uint8 I2C_Thight_data[I2C_MASTER_RX_DATA_LEN]= {0};  

//从I2C从设备读取数据
static int I2CRead(void* pi2c,  uint8* data,uint8 len,uint8 slave_addr,uint8 Addr)
{
    int ret ;
    ret=hal_i2c_read(pi2c,slave_addr,Addr,data,len);
    
    return ret;
}

//初始化I2C
void I2c_Demo_Init(uint8 task_id)
{
    i2c_TaskID = task_id;
    LOG("i2c demo start...\r\n");
    //初始化SDA CLK相关引脚(Input / 上拉)
    hal_gpio_pin_init(I2C_MASTER_SDA,IE);
    hal_gpio_pin_init(I2C_MASTER_CLK,IE);
    hal_gpio_pull_set(I2C_MASTER_SDA,STRONG_PULL_UP);
    hal_gpio_pull_set(I2C_MASTER_CLK,STRONG_PULL_UP);
    hal_i2c_pin_init(I2C_0, I2C_MASTER_SDA, I2C_MASTER_CLK); //开启硬件I2C_0
    master_pi2c=hal_i2c_init(I2C_0,I2C_CLOCK_400K);

    if(master_pi2c==NULL)
    {
        LOG("I2C master init fail\r\n");
    }
    else
    {
        LOG("I2C master init OK\r\n");
    }
    osal_start_timerEx(i2c_TaskID, KEY_I2C_READ_DATA_EVT, 10);
}

//任务进程
uint16 I2c_ProcessEvent( uint8 task_id, uint16 events )
{
    if(task_id != i2c_TaskID)
    {
        return 0;
    }

    if( events & KEY_I2C_READ_DATA_EVT)
    {
        uint8_t Tval,Config,Tlow,Thight;
        
        //将获取到的数据，保存到相关数组中
        Tval = I2CRead(master_pi2c,I2C_RX_data,I2C_MASTER_RX_DATA_LEN,slave_i2c_addr,Tval_ADDR);
        Config = I2CRead(master_pi2c,I2C_Config_data,I2C_MASTER_RX_DATA_LEN,slave_i2c_addr,Config_ADDR);
        Tlow = I2CRead(master_pi2c,I2C_Tlow_data,I2C_MASTER_RX_DATA_LEN,slave_i2c_addr,Tlow_ADDR);
        Thight = I2CRead(master_pi2c,I2C_Thight_data,I2C_MASTER_RX_DATA_LEN,slave_i2c_addr,Thight_ADDR);
        
        
        if(Tval==PPlus_SUCCESS)
        {
            LOG("I2C_Tval_data=[");

            for(uint8 i=0; i<I2C_MASTER_RX_DATA_LEN; i++)
            {
                LOG("0x%x,",I2C_RX_data[i]);
            }

            LOG("]\r\n");
            
            
            LOG("I2C_Config_data=[");
            
            for(uint8 i=0; i<I2C_MASTER_RX_DATA_LEN; i++)
            {
                LOG("0x%x,",I2C_Config_data[i]);
            }

            LOG("]\r\n");
            
            LOG("I2C_Tlow_data=[");
            
            for(uint8 i=0; i<I2C_MASTER_RX_DATA_LEN; i++)
            {
                LOG("0x%x,",I2C_Tlow_data[i]);
            }

            LOG("]\r\n");
            
            
            LOG("I2C_Thight_data=[");
            
            for(uint8 i=0; i<I2C_MASTER_RX_DATA_LEN; i++)
            {
                LOG("0x%x,",I2C_Thight_data[i]);
            }

            LOG("]\r\n");
            
           //1000ms获取一次数据  
           osal_start_timerEx(i2c_TaskID, KEY_I2C_READ_DATA_EVT, 1000);
        }

        return (events ^ KEY_I2C_READ_DATA_EVT);
    }
    
    LOG("NO Data\r\n");

    return 0;
}

1、获取的各个寄存器的原始数据如下图所示：

2、对数据进行处理，并输出

数据处理后的相关代码：
    
    if( events & KEY_I2C_READ_DATA_EVT)
    {
        uint8_t Tval;
        
        //将获取到的数据，保存到相关数组中
        Tval = I2CRead(master_pi2c,I2C_RX_data,I2C_MASTER_RX_DATA_LEN,slave_i2c_addr,Tval_ADDR);
        
        if(Tval==PPlus_SUCCESS)
        {
    
            //转换后的数据
            char Rx[4];
            sprintf(Rx,"%02x%02x",I2C_RX_data[0],I2C_RX_data[1]);
            char *endptr;
            long int Data =  strtol(Rx, &endptr, 16);
            double T =  (double)Data  * 0.0078125;
            
            usart_printf("T = %.3f\r\n",T); //串口输出温度数据
            
           //500ms获取一次数据  
           osal_start_timerEx(i2c_TaskID, KEY_I2C_READ_DATA_EVT, 500);
        }

        return (events ^ KEY_I2C_READ_DATA_EVT);
    }

    return 0;
}


部分代码的实现：
    
#include <stdarg.h>

void usart_printf(char *format,...)
{
    char String[100];        //定义输出字符串
    va_list arg;             //定义一个参数列表变量va_list是一个类型名，arg是变量名
    va_start(arg,format);    //从format位置开始接收参数表放在arg里面

    //sprintf打印位置是String，格式化字符串是format，参数表是arg，对于封装格式sprintf要改成vsprintf
    vsprintf(String,format,arg);
        
    va_end(arg);             //释放参数表
    hal_uart_send_buff(UART0, (uint8_t*)String, strlen(String));    //uart.c的函数

}

输出数据如下(当前环境室温)：

当手紧握模块时，温度迅速上升如下：

四、模块更多设置

至此，开发板通过I2C连接模块，并输出温度显示在串口中已实现。

若需要配置ALERT功能等，以及修改模块中的相关CONFIG配置，可根据开发手册，进行相关配置。

爱笑 · 2025-1-10 08:39:19

棒~

HaydenHu · 2025-1-10 18:10:33

第一次听说这个温度传感器，精度±0.09°C很强呀

干簧管 · 2025-1-11 10:19:45