【STM32Cube_14】使用硬件I2C读写环境光强度传感器（BH1750）
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本篇详细的记录了如何使用STM32CubeMX配置STM32L431RCT6的硬件I2C外设读取环境光强度传感器数据（BH1750）。
1. 准备工作
硬件准备
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开发板
首先需要准备一个开发板，这里我准备的是STM32L4的开发板（BearPi）：
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BH1750模块
BH1750FV1是两线式串行总线接口（IIC）的16位数字输出型环境光强度传感器，利用它的高分辨率可以探测较大范围内的光照强度变化（1lx - 65535lx）。
BH1750的原理图如下：
软件准备
- 需要安装好Keil - MDK及芯片对应的包，以便编译和下载生成的代码；
Keil MDK和串口助手Serial Port Utility 的安装包都可以在文末关注公众号获取，回复关键字获取相应的安装包：
2.生成MDK工程
选择芯片型号
打开STM32CubeMX，打开MCU选择器：
搜索并选中芯片STM32L431RCT6:
配置时钟源
- 如果选择使用外部高速时钟（HSE），则需要在System Core中配置RCC；
- 如果使用默认内部时钟（HSI），这一步可以略过；
这里我都使用外部时钟：
配置串口
小熊派开发板板载ST-Link并且虚拟了一个串口，原理图如下：
这里我将开关拨到AT-MCU模式，使PC的串口与USART1之间连接。
接下来开始配置USART1：
配置硬件I2C
首先查看小熊派开发板的原理图，确定EEPROM接在哪个I2C接口上，如图：
接下来开始配置I2C接口1：
配置时钟树
STM32L4的最高主频到80M，所以配置PLL，最后使HCLK = 80Mhz即可：
生成工程设置
代码生成设置
最后设置生成独立的初始化文件：
生成代码
点击GENERATE CODE即可生成MDK-V5工程：
3. 在MDK中编写、编译、下载用户代码
修改I2C初始化代码的小BUG
重定向printf( )函数
参考：【STM32Cube_09】重定向printf函数到串口输出的多种方法。
4. 编写BH1750驱动程序
参考bh1750FVI中文数据手册.pdf进行编程。
宏定义BH1750器件地址
BH1750的器件地址由ADDR端口的高低电平决定：
结合原理图，在 bh1750_i2c_drv.h 头文件中可以定义如下：
#define BH1750_ADDR_WRITE 0x46 //01000110
#define BH1750_ADDR_READ 0x47 //01000111
枚举BH1750工作模式
参考数据手册在 bh1750_i2c_drv.h 头文件中进行如下枚举定义：
typedef enum
{
POWER_OFF_CMD = 0x00, //断电：无激活状态
POWER_ON_CMD = 0x01, //通电：等待测量指令
RESET_REGISTER = 0x07, //重置数字寄存器（在断电状态下不起作用）
CONT_H_MODE = 0x10, //连续H分辨率模式：在11x分辨率下开始测量，测量时间120ms
CONT_H_MODE2 = 0x11, //连续H分辨率模式2：在0.51x分辨率下开始测量，测量时间120ms
CONT_L_MODE = 0x13, //连续L分辨率模式：在411分辨率下开始测量，测量时间16ms
ONCE_H_MODE = 0x20, //一次高分辨率模式：在11x分辨率下开始测量，测量时间120ms，测量后自动设置为断电模式
ONCE_H_MODE2 = 0x21, //一次高分辨率模式2：在0.51x分辨率下开始测量，测量时间120ms，测量后自动设置为断电模式
ONCE_L_MODE = 0x23 //一次低分辨率模式：在411x分辨率下开始测量，测量时间16ms，测量后自动设置为断电模式
} BH1750_MODE;
发送命令和读取数据
接下来编写bh1750_i2c_drv.c驱动文件，参考数据手册中的这部分：
本驱动程序底层使用 HAL 库的 IIC 初始化文件，所以包含如下头文件：
#include "bh1750_i2c_drv.h"
#include "i2c.h"
根据上图，发送命令的函数如下：
/**
* @brief 向BH1750发送一条指令
* @param cmd —— BH1750工作模式指令（在BH1750_MODE中枚举定义）
* @retval 成功返回HAL_OK
*/
uint8_t BH1750_Send_Cmd(BH1750_MODE cmd)
{
return HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, BH1750_ADDR_WRITE, (uint8_t*)&cmd, 1, 0xFFFF);
}
接收光照强度数据的函数如下：
/**
* @brief 从BH1750接收一次光强数据
* @param dat —— 存储光照强度的地址（两个字节数组）
* @retval 成功 —— 返回HAL_OK
*/
uint8_t BH1750_Read_Dat(uint8_t* dat)
{
return HAL_I2C_Master_Receive(&hi2c1, BH1750_ADDR_READ, dat, 2, 0xFFFF);
}
数据转换函数
根据数据手册中给出的公式，编写将从BH1750读出的两个字节数据转换为对应强度值的函数：
/**
* @brief 将BH1750的两个字节数据转换为光照强度值（0-65535）
* @param dat —— 存储光照强度的地址（两个字节数组）
* @retval 成功 —— 返回光照强度值
*/
uint16_t BH1750_Dat_To_Lux(uint8_t* dat)
{
uint16_t lux = 0;
lux = dat[0];
lux <<= 8;
lux += dat[1];
lux = (int)(lux / 1.2);
return lux;
}
5. 测试驱动程序
在main.c中测试驱动程序是否正常：
int main(void)
{
uint8_t dat[2] = {0}; //dat[0]是高字节，dat[1]是低字节
HAL_Init();
SystemClock_Config();
MX_GPIO_Init();
MX_I2C1_Init();
MX_USART1_UART_Init();
while (1)
{
if(HAL_OK == BH1750_Send_Cmd(ONCE_H_MODE))
{
//printf("send ok\n");
}
else
{
//printf("send fail\n");
}
HAL_Delay(200);
if(HAL_OK == BH1750_Read_Dat(dat))
{
//printf("recv ok\n");
printf("current: %5d lux\n", BH1750_Dat_To_Lux(dat));
}
else
{
//printf("recv fail");
}
HAL_Delay(1000);
}
}
编译下载运行，测试结果如下：
至此，我们已经学会如何使用硬件IIC接口读取环境光强度传感器数据（BH1750），下一节将讲述如何使用硬件IIC接口读取温湿度传感器数据并使用软件CRC校验（SHT30）。
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