bme280 环境传感器开发板_STM32Cube14 | 使用硬件I2C读写环境光强度传感器

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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

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)：

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 Datasheet』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);
    }
}