7. NodeMCU上使用RTOS固件读取bh1750传感器数据的实践

NodeMCU上使用RTOS固件读取bh1750传感器数据的实践

---

本文主要是尝试在NodeMCU（硬件）上，使用RTOS（固件、OS）来控制bh1750光照传感器，
采集亮度数据。

关于RTOS固件的编译环境和编译方式的介绍，可参照之前的文章。
ESP8266固件的编译5（RTOS SDK固件）

但是在RTOS固件下，只内置了很少的传感器驱动，bh1750并没有被支持。
需要自己根据I2C协议实现简单的驱动。
（nodeMCU的lua固件预置了相当多的、也包含bh1750的传感器驱动，
作为参考，可参照lua版本的驱动实现 nodemcu-firmware/lua_modules）

bh1750通信通过I2C协议，关于I2C协议本身，可以参照如下文章，有清晰的解释。
http://blog.chinaunix.net/uid-25906157-id-3585430.html

1、I2C驱动库的编译

Esp8266没有硬件I2C接口，是用GPIO软件模拟的，坏处是性能差，好在模拟也不复杂。
RTOS固件开发环境下提供了一个Driver库，内置I2C、SPI、UART等通信实现。
第一步自然是编译这个库。

编译过程中，出现一些问题，应该是维护人员的粗心所致。要如下方法修改：
进入ESP8266_RTOS_SDK\driver_lib\driver目录，如下修正i2c_master.c文件。
1) 增加头文件

#include "c_types.h"#include "esp8266/ets_sys.h"#include "esp8266/eagle_soc.h" /* 新增加头文件 */#include "esp8266/gpio_register.h" /* 新增加头文件 */#include "gpio.h"

2) 修改宏/函数名
在i2c_master_gpio_init函数中，将

ETS_GPIO_INTR_DISABLE() ;ETS_GPIO_INTR_ENABLE() ;

修改为

 ETS_INTR_LOCK(); ETS_INTR_UNLOCK();

3）默认的SDA和SCL管脚定义
默认的I2C的SDA和SCL管脚在i2c_master.h中定义，其默认值为

SDA -- GPIO2SCL -- GPIO4

需要变更的话，可修改此文件。

4）编译
在ESP8266_RTOS_SDK\driver_lib目录下，执行

$ make_lib.sh driver

成功编译成功后，在ESP8266_RTOS_SDK/lib目录下会生成新的libdriver.a。
执行如下命令，能找到i2c对应函数的符号信息。

$nm –A libdriver.a | grep i2c

2、 bh1750驱动的实现

仿照lua版，只实现了【连续 H 分辨率模式】下的数据读取。

Bh1750的I2C接口的说明：

A）Slave地址有 2 种形式，由 ADDR 端口决定。

ADDR=“H” ( ADDR ≧ 0.7VCC ) →“1011100”ADDR=“L” ( ADDR ≦ 0.3VCC ) →“0100011”

B）bh1750的I2C数据读取协议，如图

C）简单实现如下（错误处理等省略）

uint8 addr = 0x23; // bh1750 i2c地址（low） 00100011uint8 cmd = 0x10; // bh1750 高分辨率模式 00010000void init_bh1750(){    // 初始化i2c总线    i2c_master_gpio_init();}uint16 read_bh1750_data(void){    uint8 b1 = 0x00;    uint8 b2 = 0x00;    uint32 data = 0x00;    // 设置高分辨率模式    i2c_master_start();    i2c_master_writeByte( (addr << 1) );    i2c_master_getAck();    i2c_master_writeByte(cmd);    i2c_master_getAck();    i2c_master_stop();    // 采集等待时间要求120ms以上    os_delay_us(60000);    os_delay_us(60000);    os_delay_us(60000);    // 读取数据    i2c_master_start();    i2c_master_writeByte( (addr << 1) | 0x01 );    i2c_master_getAck();    b1 = i2c_master_readByte();    i2c_master_send_ack();    b2 = i2c_master_readByte();    i2c_master_send_ack();    i2c_master_stop();    // 计算结果（取得亮度数据为2字节、除1.2的阈值）    data = b1 * 256 + b2;    return (uint16)(data / 1.2);}

3. 固件入口函数user_init的实现

修改ESP8266_RTOS_SDK\examples\project_template\user\ user_main.c文件
（上面的bh1750驱动实现也可放在此文件中）

因为RTOS不允许在user_init中进行while(1)循环和睡眠等待，
因此用定时器来定时读取lux数据（也可以创建task）。代码如下：

LOCAL void ICACHE_FLASH_ATTR print_data(void* data){    printf("lux: %d\n", read_bh1750_data());}void user_init(void){    int i = 0;    // 设置串口为 115200 波特率。不设的情况，默认波特率为78400    UART_ConfigTypeDef  uart_config;    uart_config.baud_rate               =   BIT_RATE_115200;    uart_config.data_bits               =   UART_WordLength_8b;    uart_config.parity                  =   USART_Parity_None;    uart_config.stop_bits               =   USART_StopBits_1;    uart_config.flow_ctrl               =   USART_HardwareFlowControl_None;    uart_config.UART_RxFlowThresh       =   120;    uart_config.UART_InverseMask        =   UART_None_Inverse;    UART_ParamConfig(UART0, &uart_config);    printf("----------------------\n");    printf("bh1750 reader\n");    printf("----------------------\n");    // 初始化I2C    init_bh1750();    // 设置定时器    os_timer_disarm(&timer);    os_timer_setfn(&timer, (os_timer_func_t *)print_data, NULL);    os_timer_arm(&timer, 2000, 1);}

4. 固件编译

进入ESP8266_RTOS_SDK\examples\project_template目录，执行

make COMPILE=gcc BOOT=none APP=0 SPI_SPEED=40 SPI_MODE=DIO SPI_SIZE_MAP=4

如编译成功，则在BIN_PATH下会生成固件。

5．结果验证

1）接线
esp8266默认的GPIO定义和nodemcu的D管脚定义是不同的体系，使用nodemcu硬件是要注意。
直接用esp8266模块的话，根据gpio号接线就可以。

可参照下图：

接线如下：

SDA(bh1750) ---- D4(nodeMCU) ---- GPIO2(esp8266)SCL(bh1750) ---- D2(nodeMCU) ---- GPIO4(esp8266)VCC(bh1750) ---- 3.3vGND(bh1750) ---- GND(nodeMCU)ADDR(bh1750) ---- GND (使用bh1750的0x23地址)

接线效果图

2）固件下载
可参照以前的文章
" target="_blank">ESP8266固件的编译6（固件的下载）

3) 效果
用串口工具115200波特率连接nodeMCU硬件，
可以看到bh1750的数据被正常采集，且亮度能随场景变化而不同。