節錄_ARM Cortex-M 韌體開發設計

119
I2
C 主控端同步串列通訊：BH1750 照度計控制應用
I2
C 同步串列通訊
，
是一種應用於晶片之間資料交換
，
主
（Master）
、
從
（Slave）
架構的通訊協定。硬體電路設計是採用雙向兩線式串列通訊匯流排，由 SCL 與
SDA 兩條訊號線
，
實現串列資料同步傳輸
。
傳輸速度通常是 100K bps 或 400K bps。
嵌入式系統的 MCU 通常會是 I2
C 的主控端（SCL 的控制訊號是由主控端控制輸
出）
。這個單元將會與與 BH1750FVI 實作 I2
C 通訊。這個單位練習需要兩個層面
的知識：
1. BH1750FVI 的通訊控制程序
2. I2
C 底層通訊的規範
BH1750 BH1750FVI 內部方塊圖
BH1750 連接 WengNano

120
BH1750FVI 量測處理程序
BH1750FVI 指令表
像 BH1750FVI 這類型，具有特定功能的模組；通常會有一些選項設定可以
提供使用者，有不同的使用方式。因此 BH1750FVI 的指令表中，也提供了多種
量測模式及不同的解析度，供使用者選擇。簡單來說：使用者必頇以 I2
C 的通訊
送出使用 BH1750 的操作命令，並依照 datasheet 的步驟取得量測結果。

121
在這個單元需要學習如何看懂很多的規格並能夠找到使用方法。而我們比較
感興趣的是如何取得 BH1750 量測結果。所以，我們先從 H-Resolution mode 的
範例著手：
Write instruction Read measurement result
我們詴著用紅色框線與青藍色框線來標式、區分，一個量測的操作是由 I2
C
的寫（Write instruction）、等待、讀（Read measurement result）等操作
步驟完成的。範例的操作過程有三個步驟：
1. Write instruction：這是 I2
C 寫操作，MCU 送出控制命令給 BH1750FVI。
2. 等待 BH1750FVI 完成量測的時間 180mS。
3. Read measurement result ：這是 I2
C 讀操作，MCU 讀取量測結果。
著手設計 BH1750FVI 的驅動程式之前，先了解 H-Resolution mode 範例的圖例：
這個圖例是 MCU 在輸出資料（灰色底色）
這個圖例是 MCU 在讀取資料（白色底色）

125
BH1759 模組接腳與 GPIO 的關係對照表
這個單元的練習會分成兩個部份來設計：一是 I2C 底層驅動程式，二是
BH1750FVI 操作程序。
I2C 底層驅動程式，至少需要有四個函式：
1. i2c_start()
2. i2c_stop()
3. i2c_write()
4. i2c_read()
新增 I2C.c：
#include "Nano100Series.h"
#include "MyAPP.h"
#define ACK 0
#define NACK 1
#define RD 1
#define WR 0
#define DEVID 0x46
#define DIROD(p,b) GPIO_SetMode(p, (b), GPIO_PMD_OPEN_DRAIN)
#define DIROUT(p,b) GPIO_SetMode(p, (b), GPIO_PMD_OUTPUT)
#define DIRIN(p,b) GPIO_SetMode(p, (b), GPIO_PMD_INPUT)
建立一個共用型態的資料類型，在位元操作時會用到：
typedef union{
unsigned char v;
struct{
unsigned b0:1;
unsigned b1:1;
unsigned b2:1;
unsigned b3:1;
unsigned b4:1;
unsigned b5:1;
unsigned b6:1;
unsigned b7:1;
};
}TPU8;

126
增加 delay()
static void delay(int n){
int i;
for(i=0;i<n;i++){}
}
加入 i2c_start()：這是 I2
C 通訊開始的階習，先將 GPIO 設定為 Open Drain 模式，
並且開啟提昇電阻的功能
void i2c_start(void){
DIR_OD(PF,4); DIR_OD(PF,5);
PF->PUEN |= BIT4+BIT5;
if(SDA==0){
SCL=0; delay(50);
}
SDA=1; delay(50);
SCL=1; delay(50);
SDA=0; delay(50);
SCL=0; delay(50);
}
增加 i2c_stop()
void i2c_stop(void){
SDA=0; delay(50);
SCL=1; delay(50);
SDA=1; delay(50);
}
增加 i2c_write()
uint8_t i2c_write(uint8_t d){
TPU8 r;
r.v = d;
SDA=r.b7; delay(0); SCL=1; delay(0); SCL=0;
//--- ACK

131
SPI 主控端同步串列通訊：無線通訊模組操作
#include "Nano100Series.h"
#pragma anon_unions
void TMR0_delaymS( volatile unsigned int n);
#define DIR_OUT(p, n) p->PMD = (p->PMD & ~(3<<(n<<1)))|(1<<(n<<1))
#define DIR_IN(p,n) p->PMD = (p->PMD & ~(3<<(n<<1)))
#define CE PA13
#define CS PA12
#define SCLK PC11
#define MOSI PC10
#define MISO PE12
#define IRQ PE11
//--- SPI
static uint8_t spi(uint8_t data){
union{
unsigned char v;
struct{
unsigned b0:1;
unsigned b1:1;
unsigned b2:1;
unsigned b3:1;
unsigned b4:1;
unsigned b5:1;
unsigned b6:1;
unsigned b7:1;
};
}r,d;
d.v = data;
//---
MOSI=d.b7; SCLK=1; r.b7=MISO; SCLK=0;

132
//---
return r.v;
}
//--- SETREG
static void setreg(uint8_t addr, uint8_t data){
CS=0;
spi(0x20 | addr);
spi(data);
CS=1;
}
//--- GETREG
static uint8_t getreg(uint8_t addr){
uint8_t r;
CS=0;
spi(addr);
r = spi(0);
CS=1;
return r;
}
//--- SEND PACKAGE
void send_pkg(char *p, int len){
int r,i;
CE=0;
//--- Payload
CS=0;
spi(0xA0); //Write Payload
for(i=0;i<len;i++){ spi(*p++); }
CS=1;
//---
CE=1;
TMR0_delaymS(1);
CE=0;
}

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