【BLE】CC2541之硬件IIC（TMP102温度传感器）

本篇博文最后修改时间：2017年01月06日，11:06。

一、简介

本文以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（主芯片CC2541）

传感器芯片：TMP102

三、版权声明

博主：甜甜的大香瓜

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四、实验前提

1、在进行本文步骤前，请先阅读以下博文：

暂无

2、在进行本文步骤前，请先实现以下博文：

暂无

五、基础知识

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。

5、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：

6、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、实验步骤

1、编写并添加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）

//******************************************************************************          //name:         TMP102.c        //introduce:    TMP102驱动源文件     //author:       甜甜的大香瓜        //changetime:   2016.04.12      //email:        [e-mail]      //******************************************************************************#include "TMP102.h"  #include "GUA_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         //email:            [e-mail]       //changetime:       2016.04.12             //****************************************************************************** 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:        pData:数据, nWrite_Read:   //return:           none            //author:           甜甜的大香瓜         //email:            [e-mail]       //changetime:       2016.04.12             //****************************************************************************** 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:        pData:读缓冲区   //return:           TURE:读取成功，FALSE:读取失败             //author:           甜甜的大香瓜         //email:            [e-mail]       //changetime:       2016.04.12             //****************************************************************************** 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）

//******************************************************************************          //name:         TMP102.h        //introduce:    TMP102驱动的头文件     //author:       甜甜的大香瓜        //changetime:   2016.04.12      //email:        [e-mail]      //******************************************************************************#ifndef TMP102_H  #define TMP102_H    /*********************宏定义************************/#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    /*********************外部函数************************/  extern U8 TMP102_Init(void);  extern U8 TMP102_Temperature_Read(U8 *pData);    #endif  

2、编写传感器控制的驱动

1）写一个GUA_sensor.c（存放在“……\BLE-CC254x-1.4.0\Projects\ble\SimpleBLEPeripheral\Source\GUA”路径下）

//******************************************************************************          //name:         GUA_sensor.c        //introduce:    传感器控制的源文件     //author:       甜甜的大香瓜        //changetime:   2016.04.12      //email:        [e-mail]      //******************************************************************************#include "GUA_sensor.h"#include "hal_i2c.h"/*********************内部变量************************/static uint8 buffer[24];//******************************************************************************                //name:             HalSensorInit    //introduce:        传感器初始化  //parameter:        dev_addr:设备地址   //return:           none           //author:           甜甜的大香瓜         //email:            [e-mail]       //changetime:       2016.04.12             //****************************************************************************** void HalSensorInit(uint8 dev_addr ){  HalI2CInit(dev_addr, i2cClock_533KHZ);}//******************************************************************************                //name:             HalSensorReadReg    //introduce:        传感器读函数  //parameter:        寄存器addr:地址, pBuf:读缓冲区,  nBytes数据长度  //return:           TURE:读成功，FALSE:读不成功        //author:           甜甜的大香瓜         //email:            [e-mail]       //changetime:       2016.04.12             //****************************************************************************** bool HalSensorReadReg(uint8 addr, uint8 *pBuf, uint8 nBytes){  uint8 i = 0;  /* Send address we're reading from */  if (HalI2CWrite(1,&addr) == 1)  {    /* Now read data */    i = HalI2CRead(nBytes,pBuf);  }  return i == nBytes;}//******************************************************************************                //name:             HalSensorWriteReg    //introduce:        传感器写函数  //parameter:        寄存器addr:地址, pBuf:写缓冲区,  nBytes数据长度  //return:           TURE:写成功，FALSE:写不成功        //author:           甜甜的大香瓜         //email:            [e-mail]       //changetime:       2016.04.12             //****************************************************************************** bool HalSensorWriteReg(uint8 addr, uint8 *pBuf, uint8 nBytes){  uint8 i;  uint8 *p = buffer;  /* Copy address and data to local buffer for burst write */  *p++ = addr;  for (i = 0; i < nBytes; i++)  {    *p++ = *pBuf++;  }  nBytes++;  /* Send address and data */  i = HalI2CWrite(nBytes, buffer);  //if ( i!= nBytes)  //  HAL_TOGGLE_LED2();  return (i == nBytes);}

2）写一个GUA_sensor.h（存放在“……\BLE-CC254x-1.4.0\Projects\ble\SimpleBLEPeripheral\Source\GUA”路径下）

//******************************************************************************          //name:         GUA_sensor.h        //introduce:    传感器控制的头文件     //author:       甜甜的大香瓜        //changetime:   2016.04.12      //email:        [e-mail]      //******************************************************************************#ifndef GUA_SENSOR_H#define GUA_SENSOR_H#ifdef __cplusplusextern "C"{#endif/*********************头文件************************/#include "hal_types.h"/*********************外部函数************************/void   HalSensorInit(uint8 dev_addr );bool   HalSensorReadReg(uint8 addr, uint8 *pBuf, uint8 nBytes);bool   HalSensorWriteReg(uint8 addr, uint8 *pBuf, uint8 nBytes);#ifdef __cplusplus}#endif#endif

3、工程中添加相关文件

1）将“……\BLE-CC254x-1.4.0\Components\hal\target\CC2541ST”路径下的“hal_i2c.c、hal_i2c.h”2个文件，复制到“……\BLE-CC254x-1.4.0\Projects\ble\SimpleBLEPeripheral\Source\GUA\IIC”路径下。

2）工程中添加“TMP102.c、TMP102.h、GUA_sensor.c、GUA_sensor.h”和“hal_i2c.c、hal_i2c.h”

3）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

4、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、注意事项

暂无

八、实验结果

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。）