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CC1352P Sensorcontroller 控制光照传感器OPT3004及功耗实测

电子设计 来源:电子设计 作者:电子设计 2022-01-19 16:08 次阅读
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Other Parts Discussed in Post:CC1352P, OPT3004, OPT3004EVM, LAUNCHXL-CC1352P, ENERGYTRACE

作者:TI工程师 Yue Tang

SensorController Studio里有很多例子,但是缺少在LaunchPad上使用I2C的例子。本文将使用TI的CC1352P无线MCU及OPT3004光照度传感器,来填补这一空缺。

介绍

OPT3004是一款用于测量可见光密度的传感器。传感器的光谱响应与人眼的视觉响应紧密匹配,并且具有很高的红外线阻隔率。OPT3004 器件具有精密的光谱响应和增强的红外阻隔功能,因此能够准确测量人眼可见光的强度,且不受光源影响。

CC1352P 是一款多协议低于 1GHz 和 2.4GHz 无线 MCU,面向无线 M-Bus、IEEE 802.15.4g、支持 IPv6 的智能对象 (6LoWPAN)、ThreadZigbee®、KNX RF、 Wi-SUN®、低功耗 Bluetooth® 5 以及专有系统,包括 TI 15.4-Stack。该器件包含具有一流效率的+20dBm集成高功率放大器,适用于远距离 应用

Sensor Controller传感器控制器simplelink系列无线MCU CC26xx/CC13xx都包含的一个小型 CPU 内核,针对低功耗和高效外设运行进行了高度优化。传感器控制器位于 CC26xx/CC13xx 辅助 (AUX) 电源/时钟域中,可以独立于系统 CPU 和 MCU 域电源状态自主执行简单的后台任务,以达到极低功耗。关于Sensor Controller的细节和使用方法,请访问Sensor Controller Project from Scratch。

如下的两篇文章也将非常有助于您理解Sensor Controller这一非常有特色的功能:

Getting Started With the CC13xx and CC26xx Sensor Controller

Ultra-Low Power Designs With the CC13x2 and CC26x2 Sensor Controller

poYBAGGKThaAMpnzAAW5GOgOmt0418.png

硬件连接

需要的硬件:

OPT3004 EVM

LAUNCHXL-CC1352P

连接如下图:

OPT3004EVM[原理图下载] LAUNCHXL-CC1352P[原理图下载]
SDA DIO5
SCK DIO22
VOUT 3V3
GND GND

poYBAGGKTh6AasyrAAK4nyVGN4M713.png

pYYBAGGKTiCAR5EWAABkl6f1N3o999.png

请根据实际板子情况进行连接,CC1352P的DIO5和DIO22已通过3.3KΩ电阻上拉,因此直接使用这两个引脚。

poYBAGGKTi6AOzqFAA5PVdMoP20307.png

软件操作

需要的软件:

SensorController Studio

如下是Sensor Controller配置,工程下载

Constants
ALS_CFG_ONE_SHOOT 0xC210 OPT3004 configuration triggering 100ms single conversion
ALS_CFG_RESET 0xC810 OPT3004 configuration at reset (shutdown)
ALS_I2C_ADDR 0x0088 OPT3004 I2C address
ALS_REG_CFG 1 OPT3004 configuration register[配置寄存器 1]
ALS_REG_RESULT 0 OPT3004 result register[结果寄存器 0]
DataStructures
cfg.highThreshold 65535 High alert threshold
cfg.lowThreshold 0 Low alert threshold
output. value 0 Light sensor output value
Task Resources
Serial Interfaces I2C Master
System CPU Communication System CPU Alert
Task Event Handling Timer 1 Event Trigger
Task Execution RTC-Based Execution Scheduling
IO Mapping
DIO22 – I2C SCL DIO5 – I2C SDA

pYYBAGGKTjCAZWrNAAAmaKCUatA031.png

代码
Initialization Code // Schedule the first execution
fwScheduleTask(1);
Execution Code // Configure and start the next measurement
i2cStart();
i2cTx(I2C_OP_WRITE | ALS_I2C_ADDR); //
i2cTx(ALS_REG_CFG);
i2cTx(ALS_CFG_ONE_SHOT >> 8);
i2cTx(ALS_CFG_ONE_SHOT >> 0);
i2cStop();
// Read the result after 100 milliseconds + a 20% margin
evhSetupTimer1Trigger(0, 120, 2);
// Schedule the next execution
fwScheduleTask(1);
Event Handler A Code // If a measurement was successfully started during the last execution ...
if (state.i2cStatus == 0x0000) {
// Select the result register
i2cStart();
i2cTx(I2C_OP_WRITE | ALS_I2C_ADDR);
i2cTx(ALS_REG_RESULT);
// If successful
if (state.i2cStatus == 0x0000) {
U16 resultRegH;
U16 resultRegL;
// Read the result
i2cRepeatedStart();
i2cTx(I2C_OP_READ | ALS_I2C_ADDR);
i2cRxAck(resultRegH);
i2cRxNack(resultRegL);
i2cStop();
// Convert the result (4-bit exponent + 12-bit mantissa) into 16-bit fixed-point
U16 exp = resultRegH >> 4;
U16 mant = (resultRegH << 12) | (resultRegL << 4);
// The exponent is in range 0 to 11
U16 value = mant >> (11 - exp);
output.value = value;
// Notify the application
if (value < cfg.lowThreshold) {
fwGenAlertInterrupt();
}
if (value > cfg.highThreshold) {
fwGenAlertInterrupt();
}
} else {
i2cStop();
}
}
Termination Code // Shut down the light sensor
i2cStart();
i2cTx(I2C_OP_WRITE | ALS_I2C_ADDR);
i2cTx(ALS_REG_CFG);
i2cTx(ALS_CFG_RESET >> 8);
i2cTx(ALS_CFG_RESET >> 0);
i2cStop();
// Cancel the potentially active event trigger
evhCancelTrigger(0);

运行效果:

poYBAGGKTjKAOi8PAAC4PEoGhTQ916.png

功耗实测

使用Sensor Controller生成工程,并使用IAR编译和烧录【工程下载】

所需软件:

IAR Embedded Workbench

SIMPLELINK-CC13X2-26X2-SDK 【本文使用的版本:simplelink_cc13x2_26x2_sdk_3_20_00_68】

功耗测试工具:

功耗测试使用IMETER-BOOST, 这是一款低成本便携式功耗测试仪。

例子中,每秒进行5次光照度传感器读取,平均电流大约17uA。

每次读取包含两个尖峰,如下(1)(2)

(1) Execution Code – 开启了一个120ms的延迟,用于OPT3004形成稳定的数据

(2) Event Handler A Code 。或得并换算读取到光照度值

pYYBAGGKTjWAGqkkAAJUffC3JPk372.png

人为引起照度变化【如使用光源照射】,使照度超过阈值,则会激活主MCU进行处理,如下3。

poYBAGGKTjaAM9aaAAJPzWecvKk387.png

使用EnergyTrace的测试数据

EnergyTrace的使用请阅读博文 《SimpleLink™ Launchpad能量跟踪功能》

30秒连续运行下,平均电流20uA ,使用CR2032 200mAh的电池,评估可运行一年三个月。

poYBAGGKTjiAK8hFAAA5O3VF4y0398.png

审核编辑:金巧

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