هدف ما از انجام این پروژه چیست؟
در این بخش قصد داریم سنسور TSL25721را به وسیله میکروکنترلر آرم، سری STM32F راه اندازی کنیم. به منظور استفاده راحت تر و بهینه تر در این پروژه از دو ماژول آماده GB613EN و GebraBit STM32F303 استفاده میکنیم.
این دو ماژول شامل مینیمم قطعات لازم سنسور TSL25721و میکروکنترلر STM32F میباشند که توسط تیم جبرابیت جهت آسان سازی کار فراهم شده اند.
در این آموزش چه چیزهایی یاد میگیریم؟
شما در این بخش ضمن راه اندازی و استفاده از سنسورTSL25721، به طور خلاصه با تمامی رجیسترهای سنسور TSL25721، نحوه تنظیم بخش های مختلف میکروکنترلر STM32 برای راه اندازی این سنسور با استفاده از پروتکل I2C، چگونگی استفاده از فایل کتابخانه و درایور مختص ماژول GB613EN، نحوه فراخوانی توابع و در نهایت دریافت داده های سنسور در کامپایلر Keil نیز آشنا خواهید شد.
برای انجام این پروژه به چه چیزهایی نیاز داریم؟
همانطور که احتمالا میدانید برای انجام این پروژه به سخت افزارها و نرم افزارهایی نیاز داریم. عناوین این سخت افزارها و نرم افزارها در جدول زیر در اختیارتان قرار داده شده که میتوانید با کلیک روی هرکدام از آنها، آنها را تهیه/دانلود کنید و برای شروع آماده شوید.
| سخت افزارهای مورد نیاز | نرم افزارهای مورد نیاز |
|---|---|
GebraBit TSL25721 module |
Keil compiler |
GebraBit STM32F303 module |
STM32CubeMX program |
| ST-LINK/V2 programmer |
بدین منظور مانند تصویر زیر ماژولGebraBit TSL25721 را به صورت زیر به ماژول GebraBit STM32F303 متصل می کنیم:
توجه : با توجه به اینکه پین PA14 ماژول میکروکنترلرGebraBit STM32F303 برای پروگرام کردن میکروکنترلر استفاده میشود،تنظیم I2C بر روی پین های PA14 و PA15 در این ورژن مقدور نمی باشد،لذا در اتصال I2C به ماژول میکروکنترلرGebraBit STM32F303 در این ورژن ، ماژول GebraBit TSL25721 نمی تواند به صورت Pin to Pin بر روی آن قرار گیرد.
در نهایت مقادیر CH1 , CH0و ALS را به صورت Real Time در پنجره Watch1 کامپایلر Keil در حالت Debug Session مشاهده خواهیم کرد.
تنظیمات STM32CubeMX
در ادامه تنظیمات مربوط به هریک از بخش های I2C , RCC , Debug , Clock را در میکروکنترلر STM32F303 برای راه اندازی ماژول GebraBit TSL25721 را مرور می کنیم.
تنظیمات RCC
با توجه به وجود کریستال 8Mhz در ماژول GebraBit STM32F303 ، کلاک خارجی را در بخش RCC انتخاب می کنیم:
تنظیمات Debug&Programming
با توجه به دسترسی به پین های SWCLK و SWDIO در ماژول GebraBit STM32F303 ، برای کاهش تعداد پین هنگام Debug&Programming در بلوک SYS گزینه Serial Wire را در بخش Debug انتخاب می کنیم:
تنظیمات I2C
برای ارتباط از طریق I2C با ماژول GebraBit STM32F303 حالت Standard Mode با سرعت 100khz را انتخاب کرده و پین های PB8 و PB9 را به عنوان SCL و SDA انتخاب می کنیم :
با توجه به دیتاشیت سنسور ، تنظیمات پارامتر های I2C در بخش Parameter Settings همانند تصویر بالا مقدار دهی خواهد شد.
تنظیمات Clock
تنظیمات کلاک مربوط به هریک از بخش های میکروکنترلر STM32F303 در این کد به شرح ذیل می باشد:
تنظیمات Project Manager
تنظیمات Project Manager به صورت زیر بوده که در اینجا ما از کامپایلر MDK-ARM ورژن 5.32 استفاده کرده ایم:
بعد از اتمام تمام تنظیمات فوق ، بر روی GENERATE CODE کلیک کرده و با اضافه کردن کتابخانه و درایور(تهیه شده توسط GebraBit) TSL25721، کد خود را به راحتی توسعه می دهیم.فایل STM32CubeMX , کتابخانه و درایور و پروژه KEIL را می توانید از انتهای این آموزش دانلود کنید.
کتابخانه و درایور TSL25721
GebraBit علاوه بر طراحی ماژولار سنسورها و آی سی های مختلف ، پیشرو در ارائه انواع کتابخانه های ساختاریافته و مستقل از سخت افزار به زبان C، جهت سهولت کاربران در راه اندازی و توسعه نرم افزاری آنها نیز بوده است.
بدین منظور پس از تهیه هر یک از ماژول های GebraBit ، کاربر می تواند با مراجعه به بخش آموزش ماژول مربوطه، کتابخانه مختص به آن ماژول که حاوی فایل .h و .c (Header and Source) و یک برنامه نمونه آموزشی تحت سخت افزار های GebraBit STM32F303, GebraBit ATMEGA32A یا Arduino می باشد را دانلود کند.
تمامی توابع و Structure های تعریف شده در کتابخانه ، با جزئیات کامل، کامنت گذاری شده و تمامی پارامتر های دریافتی در آرگومان توابع و مقادیر بازگشتی از آنها ، به اختصار توضیح داده شده است.با توجه به مستقل از سخت افزار بودن کتابخانه ها،کاربر به راحتی می تواند آن را در هر یک از کامپایلر های دلخواه اضافه کرده و با میکروکنترلر و برد توسعه مورد علاقه خود، آن را توسعه دهد.
فایل هدر GebraBit_TSL25721 .h
در این فایل بر اساس دیتاشیت سنسور یا ای سی ، تمامی آدرس رجیسترها، مقادیر هریک از رجیسترها به صورت Enumeration تعریف شده است.همچنین بدنه سنسور TSL25721 و کانفیگ های مربوط به هریک از بلوک های داخلی سنسور TSL25721 به صورت STRUCT با نام GebraBit_TSL25721 نیز تعریف شده است.که نهایتا در محیط Debug Session تمامی کانفیگ های مربوط به هر بلوک به صورت Real Time قابل مشاهده است.
USER REGISTER MAP
نقشه رجیستری یا Command های سنسور در این بخش تعریف شده است :
enum TSL25721 _Ability
برای فعال و غیر فعال کردن بخش های مختلف سنسوراز این enum استفاده میشود :
enum TSL25721 _Reset_Status
با استفاده از این enum وضعیت ریست سنسورمشخص می شود:
enum TSL25721 _ ALS_Mode
با استفاده از این enum حالت کاری سنسور نتخاب می شود:
enum TSL25721 _ ALS_Gain
برای تنظیم گین سنسور از مقادیر این enum استفاده می شود:
enum TSL25721_ Integration_Time
برای انتخاب مقدار زمان اندازه گیری داده سنسوراز مقادیر این enum استفاده می شود:
enum TSL25721 _ Measurement_Rate
نرخ اندازه گیری مقادیر داده توسط سنسور از مقادیر این enum استفاده می شود:
enum TSL25721 _ Data_Status
مقادیر این enum مشخص می کند دیتای خوانده شده مقادیر جدید می باشد یا قدیمی:
enum TSL25721_ Interrupt_Status
برای اگاهی از انجام شدن وقفه در سنسور از مقادیر این Enum استفاده می شود :
enum TSL25721_Data_Valid
صحت و درستی دیتای سنسور با استفاده از مقادیر این enum مشخص می شود:
enum TSL25721_Interrupt_Persist
با استفاده از این enum مشخص می شود که بعد از تکرار چند بار از یک حالت وقفه انجام شود:
struct TSL25721
تمام ویژگی های سنسور، ضرایب کالیبراسیون و داده های سنسور در این Struct تعریف شده است و تمامی اطلاعات و کانفیگ اجرا شده بر روی سنسور در این Structure ذخیره شده و می توان تغییرات در هر بخش از سنسور را در محیط Debug Session مشاهده نمود:
اعلان توابع
در پایان این فایل تمامی توابع جهت خواندن و نوشتن در رجیستر های TSL25721 ، کانفیک سنسور و دریافت داده از سنسور اعلان شده است:
فایل سورس GebraBit_TSL25721.c
در این فایل که به زبان C نوشته شده ، تمامی توابع با جزئیات کامل، کامنت گذاری شده و تمامی پارامتر های دریافتی در آرگومان توابع و مقادیر بازگشتی از آنها ، بطور واضح توضیح داده شده است.از این رو در این قسمت به همین توضیحات اکتفا کرده و کاربران را برای اطلاعات بیشتر به بررسی مستقیم از این فایل دعوت می کنیم.
برنامه نمونه در Keil
بعد از تولید پروژه Keil با استفاده از STM32CubeMX و اضافه کردن کتابخانه GebraBit_TSL25721 .c ارائه شده توسط GebraBit ، به بررسی قسمت اصلی برنامه آموزشی نمونه، فایل main.c و مشاهده خروجی ماژول GebraBit TSL25721 در قسمت watch در محیط Debugging برنامه Keil می پردازیم.
شرح فایل main.c
به ساختار ها ، Enum ها و توابع مورد نیاز ماژول GebraBit TSL25721 ، اضافه شده است.در قسمت بعدی متغیری به نام TSL25721 _Module از نوع ساختار GebraBit_TSL25721 (این ساختار در هدر GebraBit_TSL25721 بوده و در بخش توضیحات کتابخانه GebraBit_TSL25721 توضیح داده شد) که برای پیکربندی ماژول GebraBit TSL25721 می باشد،تعریف شده است:
در بخش بعدی کد نوشته شده، با استفاده از تابع GB_TSL25721 _initialize(&TSL25721 _Module) و GB_TSL25721 _Configuration(&TSL25721 _Module) ماژول GebraBit TSL25721 را مقدار دهی می کنیم و در نهایت در قسمت while برنامه ،داده را از سنسور خوانده و مقادیر ALS و CLEAR به طور پیوسته دریافت میشود:
متن کد فایل main.c
خروجی برنامه
بعد از تولید پروژه Keil با استفاده از STM32CubeMX و اضافه کردن کتابخانه ، ح پروگرامر STLINK V2 را با استفاده از آداپتور تبدیل STLINKV2 به GebraBit STM32F303 متصل می کنیم:
آداپتور تبدیل STLINKV2
با اتصال پروگرامر STLINK V2 به GebraBit STM32F303 دیگر نیازی به اعمال تغذیه به ماژول های GebraBit STM32F303 و GebraBit TSL25721 نمی باشد، زیرا ولتاژ کاری خود را مستقیما از پروگرامر STLINK V2 دریافت میکنند.
در نهایت وارد حالت Debug شده و با اضافه کردن TSL25721 _Module به پنجره watch و اجرای برنامه ، تغییرات مقادیر CLEAR و ALS ماژول GebraBit TSL25721 را مشاهده می کنیم:
در ادامه می توانید پروژه راه اندازی ماژول GebraBit TSL25721 را با استفاده از ماژول GebraBit STM32F303 در محیط Keil و فایل STM32CubeMX ، شماتیک ماژول ها و دیتاشیت TSL25721 را دانلود کنید.