【BLE】CC2541之硬件IIC（TMP102温度传感器）
一、简介
本篇以SimpleBLEPeripheral为例，介绍如何使用硬件IIC读取温度传感器TMP102。
二、实验平台
协议栈版本：BLE-CC254x-1.4.0
编译软件：IAR 8.20.2
硬件平台：smart RF开发板
传感器芯片：TMP102
三、版权声明
博主：甜甜的大香瓜
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四、CC2541的IIC简介
1、什么是IIC？
答：IIC是Inter-Integrated Circuit（集成电路总线），有时会写成I2C（读作“I方C”，方是平方的意思）。
它是类似于UART、CAN、SPI的总线，两线（SDL、SCL）即可进行通信，常用波特率是400K。
2、IIC与其他总线的区别？
答：
3、硬件IIC和软件IIC有什么区别？
答：
1）硬件IIC
简介：CC2541内部有硬件IIC模块，只要对IIC的寄存器进行配置后，即可由硬件IIC模块实现IIC通信协议。
优势：较少占用mcu。
劣势：有些芯片商做的硬件IIC会有BUG；较难学会使用。
2）软件IIC
简介：普通芯片的任意两个IO口，都能通过模拟IIC的协议来模拟IIC。
优势：无惧硬件IIC的BUG；简单易用；便于移植。
劣势：需要大量延时函数，过多地占用mcu，在CC2541中使用容易断开。
4、TI的协议栈中是否有硬件IIC的驱动代码？
答：有，使用起来很方便。
五、TMP102简介
1、TMP102是什么？
答：
1）定义：TMP102是兼容SMBus和I2C串行总线的温度传感器。
2）两种模式：normal mode (EM bit = 0) or extended mode (EM bit = 1)，分别对应12位精度与13位精度。
3）5个寄存器：Pointer Register（指针寄存器）、Temperature Register（温度寄存器）、Configuration Register（配置寄存器）、T LOW Register（低温阈值寄存器）、T HIGH Register（高温阈值寄存器）。
4）引脚图：
其中ALERT用于温度阈值时报警。
ADD0用于片选。
5）常用连接原理图（本篇使用这种，只是ALERT可不接）
上图的片选脚ADD0接地，因此TMP102的地址如下：
2、TMP102的5个寄存器如何使用？
答：
1）Pointer Register（指针寄存器）
IIC读写控制默认就是指向这个指针寄存器，而这个指针会根据数值不同而指向不同的寄存器。
比如CC2541往TMP102芯片里写0x01时，它会直接对应到配置寄存器Configuration Register，再根据后面的读、写标志位，来判断是对Configuration Register读还是写。
2）Temperature Register（温度寄存器）
12位或13位的温度数据，被保存在上面的两个寄存器里。其中第2字节的低3位无用。
3）Configuration Register（配置寄存器）
配置寄存器也是2个字节，最重要的位就是BYTE1的D7位了。
Byte1的各位数含义：
OS：“0”表示从转换模式进入关断模式；“1”表示从关断模式进行一次温度数据转换。
R1/R0：转换器分辨率位，默认0x11，表示12位分辨率。
F1/F0：温度超出High/Low寄存器限制时而存在。见Table12。
POL：Alert Pin的工作方式，与Byte2的AL搭配。见Figure 13。
TM：“0”表示比较模式；“1”表示中断模式。
SD：关断模式（Shutdown mode），“0”表示维持数据转换（ADC）状态，“1”表示现有数据转换完成，关断转换状态。
Byte2的各位数含义：
CR1/CR0：数据转换（ADC）速率。见Table 5。
AL：与Byte1的POL搭配。见figure13。
EM：“0”表示正常工作模式，数据格式12位；“1”表示扩展工作模式，数据格式13位。
附图：
4、T HIGH Register（高温阈值寄存器）和T LOW Register（低温阈值寄存器）
一共有4个字节，高温阈值两字节、低温阈值两字节。
六、修改代码
1、编写并添加自定义的TMP102驱动
1）写一个TMP102.C（存放在“……\BLE-CC254x-1.4.0\Projects\ble\SimpleBLEPeripheral\Source\GUA”路径下）
#include "TMP102.h"
#include "hal_sensor.h"
#include "hal_i2c.h"
/*********************宏定义************************/
//Slave address
#define TMP102_DEV_ADDR 0x48 //0 1001000(最高位无用、ADD0接GND)
//TMP102 register addresses
#define TMP102_REG_ADDR_TEMPERATURE 0x00
#define TMP102_REG_ADDR_CONFIG 0x01
/* Register length */
#define IRTEMP_REG_LEN 2
/*********************内部函数************************/
static U8 TMP102_Config(U8 *p_Data, U8 nWrite_Read);
//******************************************************************************
//name: TMP102_Init
//introduce: TMP102初始化
//parameter: none
//return: TURE:初始化成功，FALSE:初始化不成功
//author: 甜甜的大香瓜
//changetime: 2016.1.26
//******************************************************************************
U8 TMP102_Init(void)
{
U8 nRet = TRUE;
U8 bConfig_Data_Read[2] = {0};
U8 bConfig_Data_Write[2] = {0x70, 0xA0};
//开启iic模块、记录下从机地址、配置频率为533KHz
HalI2CInit(TMP102_DEV_ADDR, i2cClock_267KHZ);
//读配置寄存器
nRet = TMP102_Config(bConfig_Data_Read, TPM102_REGISTER_READ);
if(nRet == FALSE)
{
return(FALSE);
}
//写配置寄存器，开启温度转换功能
nRet = TMP102_Config(bConfig_Data_Write, TPM102_REGISTER_WRITE);
if(nRet == FALSE)
{
return(FALSE);
}
//读配置寄存器
nRet = TMP102_Config(bConfig_Data_Read, TPM102_REGISTER_READ);
if(nRet == FALSE)
{
return(FALSE);
}
return(TRUE);
}
//******************************************************************************
//name: TMP102_Config
//introduce: 读写TMP102的配置寄存器的值
//parameter: none
//return: none
//author: 甜甜的大香瓜
//changetime: 2016.1.30
//******************************************************************************
static U8 TMP102_Config(U8 *pData, U8 nWrite_Read)
{
switch(nWrite_Read)
{
case TPM102_REGISTER_READ:
if(HalSensorReadReg(TMP102_REG_ADDR_CONFIG, pData, IRTEMP_REG_LEN))
{
return(TRUE);
}
else
{
return(FALSE);
}
break;
case TPM102_REGISTER_WRITE:
if(HalSensorWriteReg(TMP102_REG_ADDR_CONFIG, pData, IRTEMP_REG_LEN))
{
return(TRUE);
}
else
{
return(FALSE);
}
break;
default:
return(FALSE);
break;
}
}
//******************************************************************************
//name: TMP102_Temperature_Read
//introduce: 读写TMP102的温度值
//parameter: none
//return: none
//author: 甜甜的大香瓜
//changetime: 2016.1.30
//******************************************************************************
U8 TMP102_Temperature_Read(U8 *pData)
{
if(HalSensorReadReg(TMP102_REG_ADDR_TEMPERATURE, pData, IRTEMP_REG_LEN))
{
return(TRUE);
}
else
{
return(FALSE);
}
}
2）写一个头文件TMP102.h（存放在“……\BLE-CC254x-1.4.0\Projects\ble\SimpleBLEPeripheral\Source\GUA”路径下）
#ifndef TMP102_H #define TMP102_H #ifndef U8 typedef unsigned char U8; #endif #ifndef U16 typedef unsigned short U16; #endif #ifndef TRUE #define TRUE 1 #endif #ifndef FALSE #define FALSE 0 #endif #define TPM102_REGISTER_READ 0 #define TPM102_REGISTER_WRITE 1 extern U8 TMP102_Init(void); extern U8 TMP102_Temperature_Read(U8 *pData); #endif
3）将“……\BLE-CC254x-1.4.0\Components\hal\target\CC2541ST”路径下的“hal_i2c.c、hal_i2c.h、hal_sensor.c、hal_sensor.h”4个文件，复制到“……\BLE-CC254x-1.4.0\Projects\ble\SimpleBLEPeripheral\Source\GUA\IIC”路径下。
4）工程中添加“TMP102.c、TMP102.h”和“hal_i2c.c、hal_i2c.h、hal_sensor.c、hal_sensor.h”
5）在IAR设置中添加按键驱动源文件路径
$PROJ_DIR$\..\..\SimpleBLEPeripheral\Source\GUA $PROJ_DIR$\..\..\SimpleBLEPeripheral\Source\GUA\IIC
2、在应用层中读取温度值
1）添加TMP102头文件（SimpleBLEPeripheral.c中）
//GUA #include "TMP102.h" //GUA
2）TMP102初始化（SimpleBLEPeripheral.c的SimpleBLEPeripheral_Init中）
//TMP102初始化 TMP102_Init(); TMP102_Temperature_Read(sbTemperature_Data);
3）定义一个存放温度值的数组（SimpleBLEPeripheral.c中）
//GUA
static U8 sbTemperature_Data[2] = {0}; //温度数据
//GUA
七、测试
1）读取结果
读取到的值为0x0F60
2）换算实际结果
由于低3位没用，12bit的模式低4位都没用。
因此0x0F60（00001111 01100000）右移4位后为0x0F6（00000000 11110110），用计算器换算为10进制数为246。
根据公式计算为：246*0.0625=15.375°
（手头暂时没有准确的温度计对比，因此后续还需要验证准不准。）