【MT32F006】MT32F006之CS1237采集秤传感器
本文最后修改时间：2023年06月07日
一、本节简介
本文介绍如何使用MT32F006连接CS1237芯片采集秤传感器。
二、实验平台
库版本：V1.0.0
编译软件：MDK5.37
硬件平台：MT32F006开发板（主芯片MT32F006）
仿真器：JLINK
传感器：CS1237
三、版权声明
1）作者：甜甜的大香瓜
2）声明：喝水不忘挖井人，转载请注明出处。
3）纠错/业务合作：[email protected]
4）香瓜嵌入式之STM8/STM32群：164311667
5）本文出处：原创连载资料《简单粗暴学MT32F006》
6）完整开源资料下载地址（电脑端打开）：opengua.taobao.com
四、实验前提
1、在进行本文步骤前，请先阅读以下章节：
1）《简单粗暴学MT32F006》的“第一章和第二章”章节。
2、在进行本文步骤前，请先实现以下章节：
1）《简单粗暴学MT32F006》的《MT32F006之定时器延时》。
2）《简单粗暴学MT32F006》的《MT32F006之串口》。
五、基础知识
1、什么是CS1237？
答：CS1237的完整型号CS1237-SO（封装SOP-8-150mil），品牌是CHIPSEA(芯海科技)。
10hz（1秒100个数据）最慢，但稳定性最好。本文使用40hz。
上图所述，虽然CS1237是24位的ADC芯片，但红框的意思是稳压为5V时有效位是20位，会比稳压为3.3V时有效位19.5位更高。
2、秤传感器是什么？
答：
如上图，它会被用于电子秤内部，锁紧一端，重物压在秤盘上并给力到另一端。
其中：
1、左上角的10，表示这是10kg的传感器。如果给了50kg的重物放上去，就会损坏。
2、中间有两个圈，这是厂家用来调整四个角的均衡度的。会人工或者机器，用一根很粗的金属棒去磨蹭，削掉多余的部分，以此达到四角在一个可接受范围内。
3、白色胶内部有电路板，它会将压力通过四根线转换出电压信号。
本文使用的秤传感器规格书如下：
上述部分数据的解释：
1）非线性误差：10kg*0.05%=5g,也就是这个传感器是5g精度的。但我们还能通过软件算法（求平均值之类的）进一步提高精度。以做到精度超过5g的电子秤。
2）蠕变：塑料被重物压会变形，而固体材料在不是重物的压力下，也会因为时间压得久而变形，这就是蠕变。规格书内写的是每5分钟会有±0.05%的蠕变。
3）安全超载：虽然量程是10kg，但是最多只能超载150%，也就是最多到15kg。也就是厂家多做了一些容错量程。
4）四条线定义：红和黑是一组电源线、绿和白是一组信号线。注意，有的传感器有多一条屏蔽线，这条屏蔽线一端要接GND，另一端要包起来。
3、厂家如果说这个10kg的传感器精度是10万，应该怎么理解这个数据？
答： 意味着10kg的数值，会被分成10万份，每1份=10kg/100000=0.1g。所以也就是我们通俗习惯的精度看法0.1g。
4、厂家提供的样品能达到我们要求，那量产可能会有哪些问题？
答： 厂家的传感器是有精度标准的，例如本文中用的传感器的标准是S（一般精度）、U（好一点精度）、V（最好精度）。厂家提供样品时会从S标准的批次给我们几个样品，但实际测试发现它的标准是V。这会让我们导致误判量产时都是这个标准。
但厂家也不是故意给我们V，只是那个批次以S标准进行生产，没有进一步区分S和V。他们能保证的，是至少给我们S以上的货。
所以，我们要做的：跟厂家确定我们样品的实际标准。
5、如何提高整个采集数据过程的精度？
答：
1）秤传感器的4条线，扭一起缠绕着，会屏蔽一部分外部信号。
2）秤传感器的4条线，外面有屏蔽包裹着，信号会更好。
3）秤传感器的4条线，上面套一个磁环。
4）用5v的稳压芯片给cs1237供电。
5）秤传感器的4条线，直接焊接在pcb上，不要用接插的方式。
六、硬件原理
1、MCU与CS1237连接
由上图可知：
| CS1237引脚 |
MT32F006引脚 |
| DRDY/DOUT |
PIO0_5 |
| SCLK |
PIO0_4 |
注意，DRDY/DOUT是一个IO做输入、输出的切换，来进行数据传输的。
七、实验步骤
1、编写并添加驱动
1）编写驱动GUA_CS1237.c（存放在“……\Projects\MT006_StdPeriph_Templates\GUA”）
| //********************************************************************** //name: GUA_CS1237.c //introduce: CS1237驱动 //author: 甜甜的大香瓜 //email: [email protected] //shop: opengua.taobao.com //changetime: 2023.05.31 //********************************************************************** #include "mt006.h" #include "GUA_CS1237.h" #include "GUA_Delay.h" #include "GUA_UART.h" /*********************宏定义************************/ #define GUA_OUT_H GPIO_WriteBit(GPIO0, GPIO_Pin_5, Bit_SET) #define GUA_OUT_L GPIO_WriteBit(GPIO0, GPIO_Pin_5, Bit_RESET) #define GUA_CLK_H GPIO_WriteBit(GPIO0, GPIO_Pin_4, Bit_SET) #define GUA_CLK_L GPIO_WriteBit(GPIO0, GPIO_Pin_4, Bit_RESET) #define GUA_OUT_OUT 0 //输出的宏 #define GUA_OUT_IN 1 //输入的宏 /*********************内部函数************************/ static void GUA_CS1237_GPIO_Out(GUA_U8 nGUA_Out_Status); static void GUA_CS1237_GPIO_Init(void); static void GUA_CS1237_WriteConfig(void); //********************************************************************** //name: GUA_CS1237_ShutDownControl //introduce: CS1237 低功耗控制 //parameter: nGUA_ShutDownControl_Status:GUA_SHUTDOWN_ON or GUA_SHUTDOWN_OFF //return: none //author: 甜甜的大香瓜 //email: [email protected] //shop: opengua.taobao.com //changetime: 2023.05.31 //********************************************************************** void GUA_CS1237_ShutDownControl(GUA_U8 nGUA_ShutDownControl_Status) { //PIO2_3 LDO_EN低电平时，开启低功耗 if(nGUA_ShutDownControl_Status == GUA_SHUTDOWN_ON) { GPIO_WriteBit(GPIO2, GPIO_Pin_3, Bit_RESET); } //PIO2_3 LDO_EN高电平时，关闭低功耗 else { GPIO_WriteBit(GPIO2, GPIO_Pin_3, Bit_SET); } } //********************************************************************** //name: GUA_CS1237_GPIO_Out //introduce: CS1237 OUT引脚的输入和输出切换 //parameter: none //return: none //author: 甜甜的大香瓜 //email: [email protected] //shop: opengua.taobao.com //changetime: 2022.12.29 //********************************************************************** static void GUA_CS1237_GPIO_Out(GUA_U8 nGUA_Out_Status) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //PIO0_5 DOUT设置为输出 if(nGUA_Out_Status == GUA_OUT_OUT) { GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_Level_2; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT; GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP; GPIO_Init(GPIO0, &GPIO_InitStructure); } //PIO0_5 DOUT设置为输入 else { GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_Level_2; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN; GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP; GPIO_Init(GPIO0, &GPIO_InitStructure); } } //********************************************************************** //name: GUA_CS1237_GPIO_Init //introduce: CS1237的GPIO初始化 //parameter: none //return: none //author: 甜甜的大香瓜 //email: [email protected] //shop: opengua.taobao.com //changetime: 2022.12.29 //********************************************************************** static void GUA_CS1237_GPIO_Init(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //PIO0_4 SCK，注意不能同时初始化多个IO GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_Level_2; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT; GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP; GPIO_Init(GPIO0, &GPIO_InitStructure);
//PIO0_5 DOUT，注意不能同时初始化多个IO GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_Level_2; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT; GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP; GPIO_Init(GPIO0, &GPIO_InitStructure);
//PIO2_3 LDO_EN，注意不能同时初始化多个IO GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_Level_2; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT; GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP; GPIO_Init(GPIO2, &GPIO_InitStructure); } //********************************************************************** //name: GUA_CS1237_WriteConfig //introduce: 写cs1237配置 //parameter: none //return: none //author: 甜甜的大香瓜 //email: [email protected] //shop: opengua.taobao.com //changetime: 2022.12.29 //********************************************************************** static void GUA_CS1237_WriteConfig(void) { GUA_U8 nGUA_I; GUA_U8 nGUA_Data = 0x5C; //REF输出关闭 输出40HZ PGA=128(有效分辨率能达20位) 通道A //GUA_U8 nGUA_Data = 0x4C; //REF输出关闭 输出10HZ PGA=128(有效分辨率能达20位) 通道A GUA_U16 nGUA_Timemout = 0;
//数据建立 GUA_CS1237_GPIO_Out(GUA_OUT_OUT); //切换OUT引脚为输出 GUA_OUT_H; //OUT 1 GUA_CS1237_GPIO_Out(GUA_OUT_IN); //切换OUT引脚为输入 GUA_CLK_L; //CLK 0
//查询OUT脚，等待CS1237准备好，如果超时则退出 while(GPIO_ReadDataBit(GPIO0, GPIO_Pin_5) == SET) { GUA_Delay_Ms(1); if(++nGUA_Timemout > 300) { GUA_CS1237_GPIO_Out(GUA_OUT_OUT); //切换OUT引脚为输出 GUA_OUT_H; GUA_CLK_H; return; } }
//29个clk脉冲 for(nGUA_I=0; nGUA_I<29; nGUA_I++) { GUA_CLK_H; GUA_Delay_Us(1); GUA_CLK_L; GUA_Delay_Us(1); }
//第30~36个脉冲，写配置寄存器是0x65、读配置寄存器是0x56,这里是1100101（7位、0x65） GUA_CS1237_GPIO_Out(GUA_OUT_OUT); //切换OUT引脚为输出 GUA_CLK_H;GUA_Delay_Us(1);GUA_OUT_H;GUA_CLK_L;GUA_Delay_Us(1);//30 1 GUA_CLK_H;GUA_Delay_Us(1);GUA_OUT_H;GUA_CLK_L;GUA_Delay_Us(1);//31 1 GUA_CLK_H;GUA_Delay_Us(1);GUA_OUT_L;GUA_CLK_L;GUA_Delay_Us(1);//32 0 GUA_CLK_H;GUA_Delay_Us(1);GUA_OUT_L;GUA_CLK_L;GUA_Delay_Us(1);//33 0 GUA_CLK_H;GUA_Delay_Us(1);GUA_OUT_H;GUA_CLK_L;GUA_Delay_Us(1);//34 1 GUA_CLK_H;GUA_Delay_Us(1);GUA_OUT_L;GUA_CLK_L;GUA_Delay_Us(1);//35 0 GUA_CLK_H;GUA_Delay_Us(1);GUA_OUT_H;GUA_CLK_L;GUA_Delay_Us(1);//36 1
//第37个脉冲，写入了0x65 GUA_CLK_H; GUA_Delay_Us(1); GUA_CLK_L; GUA_Delay_Us(1);
//第38~45个脉冲，写8位数据 for(nGUA_I=0; nGUA_I<8; nGUA_I++) { GUA_CLK_H; GUA_Delay_Us(1);
if(nGUA_Data&0x80) GUA_OUT_H; else GUA_OUT_L;
nGUA_Data <<= 1;
GUA_CLK_L; GUA_Delay_Us(1); }
//第46个脉冲结束，并释放引脚 GUA_OUT_H; GUA_CLK_H; GUA_Delay_Us(1); GUA_CLK_L; GUA_Delay_Us(1); } //********************************************************************** //name: GUA_CS1237_ReadConfig //introduce: 读cs1237配置 //parameter: none //return: 芯片的配置数据 //author: 甜甜的大香瓜 //email: [email protected] //shop: opengua.taobao.com //changetime: 2022.12.29 //********************************************************************** GUA_U8 GUA_CS1237_ReadConfig(void) { GUA_U8 nGUA_I; GUA_U8 nGUA_Data = 0; //读取到的数据 GUA_U16 nGUA_Timemout = 0; //超时数据
//数据建立 GUA_CS1237_GPIO_Out(GUA_OUT_OUT); //切换OUT引脚为输出 GUA_OUT_H; //OUT 1 GUA_CS1237_GPIO_Out(GUA_OUT_IN); //切换OUT引脚为输入 GUA_CLK_L; //CLK 0
//查询OUT脚，等待CS1237准备好，如果超时则退出 while(GPIO_ReadDataBit(GPIO0, GPIO_Pin_5) == SET) { GUA_Delay_Ms(1); if(++nGUA_Timemout > 300) { GUA_CS1237_GPIO_Out(GUA_OUT_OUT); //切换OUT引脚为输出 GUA_CLK_H; GUA_OUT_H; return 1; } } //29个clk脉冲 for(nGUA_I=0; nGUA_I<29; nGUA_I++)// 产生第1到29个时钟 { GUA_CLK_H; GUA_Delay_Us(1); GUA_CLK_L; GUA_Delay_Us(1); }
//第30~36个脉冲，写配置寄存器是0x65、读配置寄存器是0x56,这里是1010110（7位、0x56） GUA_CS1237_GPIO_Out(GUA_OUT_OUT); //切换OUT引脚为输出 GUA_CLK_H;GUA_Delay_Us(1);GUA_OUT_H;GUA_CLK_L;GUA_Delay_Us(1);//30 1 GUA_CLK_H;GUA_Delay_Us(1);GUA_OUT_L;GUA_CLK_L;GUA_Delay_Us(1);//31 0 GUA_CLK_H;GUA_Delay_Us(1);GUA_OUT_H;GUA_CLK_L;GUA_Delay_Us(1);//32 1 GUA_CLK_H;GUA_Delay_Us(1);GUA_OUT_L;GUA_CLK_L;GUA_Delay_Us(1);//33 0 GUA_CLK_H;GUA_Delay_Us(1);GUA_OUT_H;GUA_CLK_L;GUA_Delay_Us(1);//34 1 GUA_CLK_H;GUA_Delay_Us(1);GUA_OUT_H;GUA_CLK_L;GUA_Delay_Us(1);//35 1 GUA_CLK_H;GUA_Delay_Us(1);GUA_OUT_L;GUA_CLK_L;GUA_Delay_Us(1);//36 0 //第37个脉冲，写入了0x56 GUA_OUT_H; GUA_CLK_H; GUA_Delay_Us(1); GUA_CLK_L; GUA_Delay_Us(1);
//第38 - 45个脉冲了，读取数据 GUA_CS1237_GPIO_Out(GUA_OUT_IN); //切换OUT引脚为输入 for(nGUA_I=0; nGUA_I<8; nGUA_I++) { //脉冲 GUA_CLK_H; GUA_Delay_Us(1); GUA_CLK_L; GUA_Delay_Us(1);
//读出当前脉冲的高低电平 nGUA_Data <<= 1; if(GPIO_ReadDataBit(GPIO0, GPIO_Pin_5) == SET) nGUA_Data++; }
//第46个脉冲结束，并释放引脚 GUA_CLK_H; GUA_Delay_Us(1); GUA_CLK_L; GUA_Delay_Us(1);
GUA_CS1237_GPIO_Out(GUA_OUT_OUT); //切换OUT引脚为输出 GUA_OUT_H;
return nGUA_Data; } //********************************************************************** //name: GUA_CS1237_ReadADC //introduce: 读取ADC数据 //parameter: none //return: 一个有符号的ADC数据 //author: 甜甜的大香瓜 //email: [email protected] //shop: opengua.taobao.com //changetime: 2023.05.10 //********************************************************************** GUA_32 GUA_CS1237_ReadADC(void) { GUA_U8 nGUA_I; GUA_U32 nGUA_Data = 0; //读取到的数据 GUA_U16 nGUA_Timemout = 0; //溢出计时器 GUA_32 nGUA_Temp;
//数据建立 GUA_CS1237_GPIO_Out(GUA_OUT_OUT); //切换OUT引脚为输出 GUA_OUT_H; //OUT 1 GUA_CS1237_GPIO_Out(GUA_OUT_IN); //切换OUT引脚为输入 GUA_CLK_L; //CLK 0
//查询OUT脚，等待CS1237准备好，如果超时则退出 while(GPIO_ReadDataBit(GPIO0, GPIO_Pin_5) == SET) { //延时1ms GUA_Delay_Ms(1);
//超时，则直接退出程序 if(++nGUA_Timemout > 300) { GUA_CS1237_GPIO_Out(GUA_OUT_OUT); //切换OUT引脚为输出 GUA_CLK_H; GUA_OUT_H; return 1; } }
//获取24位有效转换 for(nGUA_I=0; nGUA_I<24; nGUA_I++) { GUA_CLK_H; GUA_Delay_Us(1);
nGUA_Data <<= 1; if(GPIO_ReadDataBit(GPIO0, GPIO_Pin_5) == SET) nGUA_Data++;
GUA_CLK_L; GUA_Delay_Us(1); }
//第25~27个脉冲 for(nGUA_I=0; nGUA_I<3; nGUA_I++) { GUA_CLK_H; GUA_Delay_Us(1); GUA_CLK_L; GUA_Delay_Us(1); }
//释放DOUT脚，当下次再被拉低，表明新的数据已经准备好 GUA_CS1237_GPIO_Out(GUA_OUT_OUT); //切换OUT引脚为输出 GUA_OUT_H;
//判断是负数，最高位24位是符号位 if(nGUA_Data&0x00800000) { nGUA_Temp = -(((~nGUA_Data)&0x007FFFFF) + 1);//补码变原码 } //正数的补码就是源码 else { nGUA_Temp = nGUA_Data&0x00ffffff; //去除高8位 } return nGUA_Temp; } //********************************************************************** //name: GUA_CS1237_Init //introduce: CS1237初始化 //parameter: none //return: none //author: 甜甜的大香瓜 //email: [email protected] //shop: opengua.taobao.com //changetime: 2022.12.29 //********************************************************************** void GUA_CS1237_Init(void) { GUA_U8 nGUA_Config = 0; //读取到的配置数据 GUA_U8 nGUA_ADC_Value = 0; //前期不稳定的adc数据
//gpio初始化 GUA_CS1237_GPIO_Init();
//退出低功耗模式 GUA_CS1237_ShutDownControl(GUA_SHUTDOWN_OFF);
//延时,如果不加延时，全速时会写入不正常 GUA_Delay_Ms(100);
//读cs1237配置，默认0x0C，如果写过的就会是0x5C //nGUA_Config = GUA_CS1237_ReadConfig();
//发送配置 //GUA_UART_Send(nGUA_Config);
//写cs1237配置，写入0x5C GUA_CS1237_WriteConfig(); //读cs1237配置，判断是否0x5C写成功，并发给串口 nGUA_Config = GUA_CS1237_ReadConfig(); GUA_UART_Send(nGUA_Config);
//过滤前几次读出的adc，并发给串口 for(GUA_U8 i=0; i<20; i++) { nGUA_ADC_Value = GUA_CS1237_ReadADC()>>2; printf("%d \n", nGUA_ADC_Value); } } |
2）编写驱动头文件GUA_ CS1237.h
（存放在“……\Projects\MT006_StdPeriph_Templates\GUA”）
| //********************************************************************** //name: GUA_CS1237.h //introduce: CS1237驱动的头文件 //author: 甜甜的大香瓜 //email: [email protected] //shop: opengua.taobao.com //changetime: 2023.05.31 //********************************************************************** #ifndef _GUA_CS1237_H_ #define _GUA_CS1237_H_ /*********************宏定义************************/ //类型宏 #ifndef GUA_C typedef char GUA_C; #endif #ifndef GUA_U8 typedef unsigned char GUA_U8; #endif #ifndef GUA_8 typedef signed char GUA_8; #endif #ifndef GUA_U16 typedef unsigned short GUA_U16; #endif #ifndef GUA_16 typedef signed short GUA_16; #endif #ifndef GUA_U32 typedef unsigned long GUA_U32; #endif #ifndef GUA_32 typedef signed long GUA_32; #endif //低功耗控制宏 #define GUA_SHUTDOWN_ON 0 //开低功耗 #define GUA_SHUTDOWN_OFF 1 //关闭低功耗 /*********************外部函数声明************************/ extern void GUA_CS1237_ShutDownControl(GUA_U8 nGUA_ShutDownControl_Status); extern GUA_U8 GUA_CS1237_ReadConfig(void); extern GUA_32 GUA_CS1237_ReadADC(void); extern void GUA_CS1237_Init(void); #endif |
3）工程中添加驱动文件
4）在MDK设置中添加驱动源文件路径
2、添加库的驱动
1）添加库的驱动文件（为了方便一次性都添加进来，已有则不用添加）
2）添加库的驱动头文件（mt006_conf.h 中）（为了方便一次性都添加进来，已有则不用添加）
3、在应用层中调用
1）添加驱动头文件（main.c中）
| #include "GUA_CS1237.h" |
2）添加驱动初始化代码（main.c的main函数中）
| //ADC芯片初始化 GUA_CS1237_Init(); |
3）添加测试代码（main.c的main函数中）
| u32 gGUA_ADC_Value = 0; gGUA_ADC_Value = GUA_CS1237_ReadADC()>>2; //去掉末尾2位 |
这里只采集原始数据（去掉末尾2位不稳定的），后续可自行使用剩余22位做电子秤相关算法（如校准、求平均值、追零等）。
八、注意事项
暂无
九、实验结果
暂无