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

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纯净的硅(中级)

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发表于 2020-6-24 14:08 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 alan000345 于 2020-6-24 14:21 编辑

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)、Thread、 Zigbee®、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传感器控制器是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

 

image.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

image.png

 

image.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。

image.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

image.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:

 

  image.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

image.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。

image.png

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。

image.png

  image.png

 

 

 

image.png


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