第022课 传感器
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第001节_光敏电阻的使用
这节课我们开始讲的传感器，有光敏电阻、DH11温湿度传感器、DS18B20温度传感器、HS0038红外接收器。
首先介绍光敏电阻传感器。
光敏电阻有一个特点，就是它的阻值随光照强度变化而变化，
看一下它的原理图，R5是一个普通电阻，LAS1是光敏电阻，它们串联组成一个分压电路，
LAS1阻值变化，将会导致中间RES_AO测得的电压发生变化。
这个电路图有点绕，画一个示意图如下：
使用ADC测量A点的电压，可以得知LAS1的变化情况，这里的测量是一个模拟信号。
现在假如需要这个光敏系统在光照大于/小于某个值时，发出中断，怎么办呢？
这里就需要再加一个比较的电路，B处的电压是可调电阻得到的电压，可以通过调节电阻进行变化。A、B两个电压最后接在一个比较器的“正负端”，当A>B时，输出1，反之输出0。
通过调节可调电阻，可以实现对比较阈值的控制。
现在这个电路就即可得到模拟信号和数字信号。
现在就可以开始写程序了，复制前面024的代码为025_sensors，这是这一章的第一个项目，再创建个001_photoresistor文件夹，将代码都放进去。
再创建一个sensors文件夹用来放本课的所有传感器代码，然后再创建photoresistor文件夹放本节课代码，再在里面创建photoresistor.c。
在代码里面，我们要做两件事：
- 1.启动ADC，读出AIN1电压值；
- 2.注册中断，当光线强度超过或小于某个阈值时，产生中断；
打开工程里的adc代码，原来的adc_init，只初始化了adc0，现在我们要用AIN1，修改下代码，传入个参数就能初始化对应的AIN:
void adc_init(int channel)
{
/* [15] : ECFLG, 1 = End of A/D conversion
* [14] : PRSCEN, 1 = A/D converter prescaler enable
* [13:6]: PRSCVL, adc clk = PCLK / (PRSCVL + 1)
* [5:3] : SEL_MUX, 000 = AIN 0
* [2] : STDBM
* [0] : 1 = A/D conversion starts and this bit is cleared after the startup.
*/
ADCCON = (1<<14) | (49<<6) | (channel<<3);
ADCDLY = 0xff;
}
后面的adc_read_ain0只能读取AIN0的数据，现在修改一下，传入个通道参数，就能读取对应通道的ADC值：
int adc_read(int channel)
{
adc_init(channel);
/* 启动ADC */
ADCCON |= (1<<0);
while (!(ADCCON & (1<<15))); /* 等待ADC结束 */
return ADCDAT0 & 0x3ff;
}
修改了这两个函数，原来的adc_test函数里调用的adc读取函数也要对应进行修改。
参考这个adc_test，编写photoresistor_test函数。
需要修改的内容并不多，首先是修改adc_read参数，将通道0改为通道1。
然后我们想同时再把AIN0上的滑动电阻对应的电压也读出来，因此再做一次ADC0读取的操作。
void photoresistor_test(void)
{
int val, val0;
double vol, vol0;
int m, m0; /* 整数部分 */
int n, n0; /* 小数部分 */
//adc_init();
while (1)
{
val = adc_read(1);
vol = (double)val/1023*3.3; /* 1023----3.3v */
m = (int)vol; /* 3.01, m = 3 */
vol = vol - m; /* 小数部分: 0.01 */
n = vol * 1000; /* 10 */
val0 = adc_read(0);
vol0 = (double)val0/1023*3.3; /* 1023----3.3v */
m0 = (int)vol0; /* 3.01, m = 3 */
vol0 = vol0 - m0; /* 小数部分: 0.01 */
n0 = vol0 * 1000; /* 10 */
/* 在串口上打印 */
printf("photoresistor vol: %d.%03dv, compare to threshold %d.%03dv\r", m, n, m0, n0); /* 3.010v */
/* 在LCD上打印 */
//fb_print_string();
}
以上就完成了我们的第一个目标。
现在开始做第二个目标，注册中断放在interrupt.c里实现。
硬件上RES_DO是EINT15。我们可以仿照之前的按键中断来编写本次的中断。
先分析一下中断，如图：
GPG7作为中断引脚，它会先经过外部中断EINTMASK寄存器，才能进入到中断控制器。
所以，需要做以下操作：
- ①首先初始化：
- a.GPG7配置为中断引脚；
- b.设置中端触发方式：双边沿触发；
- c.设置EINTMASK使能中断；
- ②中断处理：
- a.分辨：读EINTPEND;
- b.读GPG7；
在原来的key_eint_init函数里配置GPG7为中断引脚:
/* 配置GPG7为中断引脚, 用于光敏电阻 */
GPGCON &= ~((3<<14));
GPGCON |= ((2<<14));
然后设置中端触发方式：双边沿触发
/* 设置中断触发方式: 双边沿触发 */
EXTINT0 |= (7<<0) | (7<<8); /* S2,S3 */
EXTINT1 |= (7<<12); /* S4 */
EXTINT2 |= (7<<12); /* S5 */
最后再使能中断：
/* 使能中断GPG7/EINT15, 用于光敏电阻 */
EINTMASK &= ~((1<<15));
修改key_eint_irq中断处理函数，先判断是哪个中断产生，再读取电平，打印。
else if (val & (1<<15)) /* eint15, 用于光敏电阻 */
{
if (val2 & (1<<7))
{
printf("\n\rphotoresistor dark!\n\r");
}
else
{
printf("\n\rphotoresistor light!\n\r");
}
}
至此，代码就写完了，最后还要修改对应的Makefile和主函数。
第002节_高精度延时函数
在后续我们对讲解多个传感器，这几个传感器对时序的要求都比较高，比如温湿度传感器DH11，查看芯片手册时序，至少就需要微秒级的延时函数。
延时函数的方式一般有两种:
- ①：使用for循环，利用示波器等工具测得精确值；
- ②：使用定时器，通过不断检测定时器的计数值获得精确时间；
使用for循环的方式，可能会因为硬件的差异，导致延时函数不准，因此这里我们使用定时器的方式。
打开之前的timers.c文件，修改timer_init函数的配置。
PCLK仍然等于50000000，将prescaler value改为4，divider value设置为2，
这样，每减1, 对应0.2us；每减5, 对应1us；从50000减到0，对应10ms。
修改对应的寄存器：
TCFG0 = 4; /* Prescaler 0 = 4, 用于timer0,1 */
TCFG1 &= ~0xf; /* MUX0 : 1/2 */
/* 设置TIMER0的初值 */
TCNTB0 = 50000; /* 10Ms中断一次 */
我们先写一个us延时的函数，然后ms延时就调用us即可。
因此，us延时函数里，尽量少调用函数。
假如现在要延时nus，我们先将n*5，得到nus对应的“计数时钟数”。
然后如果传入“计数时钟周期”如果大于0，则一直计算过去了多少个“计数时钟数”，与传入的“计数时钟数”相减，直到为零，退出循环，也就实现了延时nus。
怎样计算过去了多少个“计算周期”呢？
自然是当前的值，减去一开始进入函数的值。
但还有一种情况是定时器里的计数记到0时，会自动变成5000，计数计数，这时候，计算方式就变成了pre+(5000-cur)：
/* 尽量少调用函数 */
void udelay(int n)
{
int cnt = n * 5; /* u us 对应n*5个计数值 */
int pre = TCNTO0;
int cur;
int delta;
while (cnt > 0)
{
cur = TCNTO0;
if (cur <= pre)
delta = pre - cur;
else
delta = pre + (50000 - cur);
cnt = cnt - delta;
pre = cur;
}
}
然后时ms延时函数：
void mdelay(int m)
{
udelay(m*1000);
}
我们可以写一个测试函数，简单的测试下是否可用，测试函数隔1分钟进行打印一下。
如果us不准的话，放大至s，会有比较大的偏差，这样可以进行粗略的检测，精确检测可以使用示波器等工具。
void hrtimer_test(void)
{
int cnt = 0;
while (1)
{
printf("delay one min: ");
mdelay(60000); /* 延时1分钟 */
printf("%d\n\r", ++cnt);
}
}
前面延时里的计算还是比较耗费时间的，因此，我们尽量提高CPU的运行时钟，并且 将尽可能的启动icache、dcache和mmu。
此外，如果延时过程中，发生了中断，如果中断比较耗时的话，就会导致延时可能出现不准确，所以，我们可以延时之前关中断, 延时之后开中断；
课后作业:
- a. 禁止icache, 禁止mmu, 修改lds, 测试延时函数是否还准确；
- b. 测试延时之前关中断, 延时之后开中断；
