2.29 BH1750 光照强度检测传感器

采用 ROHM 原装 BH1750FVI 芯片供电电源:3-5V，光照度范围:0-65535lx 传感器内置 16bitAD 转换器，直接数字输出，省略复杂的计算，省略标定，不区分环境光源接近于视觉灵敏度的分光特性，可对广泛的亮度进行 1 勒克斯的高精度测定。标准 NXPICC 通信协议，模块内部包含通信电平转换，可以与 5V 单片机 io 直接连接。

2.29.1 模块来源

采购链接： GY30 光照传感器模块 数字光强度 BH1750FVI 光照度 资料下载链接： https://pan.baidu.com/s/13bVmmj0eM22mT8pBusjIyQ?pwd=8889 提取码：8889

**图 2.29.1-1 产品实物展示**

2.29.2 规格参数

**工作电压：**3-5V **工作电流：**200uA **探测范围：**1~65536 lx **模块尺寸：**32.6mm×15.2mm×11.6mm **输出方式: ****IIC** 管脚数量：5 Pin

2.29.3 移植过程

我们的目标是在梁山派 GD32F470 上能够测量紫外线强度。首先要获取资料，查看数据手册应如何实现，再移植至我们的工程。

2.29.3.1 查看资料

测量步骤：

1. 模块上电后，进入掉电模式，需要通过 IIC 发送 Power On 命令启动。
2. 模块启动之后通过 IIC 发送测量命令进行测量。
3. 测量命令分有单次测量和连续测量，测量完毕之后又进入掉电模式。

各个命令的对应的值见下表。

我们使用到的有：

Power On（0x01）：启动模块，让其等待测量命令。

Continuously H-Resolution Mode（0X10）:以 1LX 分辨率开始测量。测量时间一般为 120ms(手册推荐使用该命令)

One Time H-Resolution Mode（0X20）:以 1lx 分辨率开始测量，测量时间通常为 120ms。操作完成后，系统自动设置为”掉电”模式。

发送时序：起始信号 -> 发送器件地址 + 写 -> 等待模块应答 -> 发送命令 -> 等待模块应答 -> 停止信号。

读取时序：起始信号 -> 发送器件地址 + 读 -> 等待模块应答 -> 接收数据高 8 位 -> 主机发送应答 -> 接收数据低 8 位 -> 主机发送非应答 -> 停止信号。

读取完成之后，将数据高低位整合再除以 1.2 即可得到光照强度数据。

2.29.3.2 引脚选择

######### 紫外线传感器	######### 立创·梁山派	######### 接线图

| SIG | PC1 | | | GND | GND | | | **表 2.29.3.2 各引脚连接** | | |

2.29.3.3 移植至工程

移植步骤中的导入.c 和.h 文件与上一节相同，只是将.c 和.h 文件更改为 bsp_gy30.c 与 bsp_gy30.h。见 2.2.3.3 移植至工程。这里不再过多讲述。移植完成后面修改相关代码。

在文件 bsp_gy30.c 中，编写如下代码。

/********************************************************************************
  * 文 件 名: bsp_gy30.c
  * 版 本 号: 初版
  * 修改作者: LC
  * 修改日期: 2023年04月19日
  * 功能介绍:
  ******************************************************************************
  * 注意事项:
*********************************************************************************/

#include "bsp_gy30.h"
#include "bsp_usart.h"
#include "stdio.h"
#include "systick.h"

unsigned char BUF[8];                         //接收数据缓存区

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：GY30_GPIO_Init
 * 函 数 说 明：MLX90614的引脚初始化
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void GY30_GPIO_Init(void)
{
  /* 使能时钟 */
    rcu_periph_clock_enable(RCU_SCL);
        rcu_periph_clock_enable(RCU_SDA);

        /* 配置SCL为输出模式 */
        gpio_mode_set(PORT_SCL,GPIO_MODE_OUTPUT,GPIO_PUPD_PULLUP,GPIO_SCL);
        /* 配置为推挽输出 50MHZ */
        gpio_output_options_set(PORT_SCL,GPIO_OTYPE_OD,GPIO_OSPEED_50MHZ,GPIO_SCL);

        /* 配置SDA为输出模式 */
        gpio_mode_set(PORT_SDA,GPIO_MODE_OUTPUT,GPIO_PUPD_PULLUP,GPIO_SDA);
        /* 配置为推挽输出 50MHZ */
        gpio_output_options_set(PORT_SDA,GPIO_OTYPE_OD,GPIO_OSPEED_50MHZ,GPIO_SDA);
}


/******************************************************************
 * 函 数 名 称：IIC_Start
 * 函 数 说 明：IIC起始时序
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void IIC_Start(void)
{
        SDA_OUT();

        SDA(1);
        delay_us(5);
        SCL(1);
        delay_us(5);

        SDA(0);
        delay_us(5);
        SCL(0);
        delay_us(5);

}
/******************************************************************
 * 函 数 名 称：IIC_Stop
 * 函 数 说 明：IIC停止信号
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void IIC_Stop(void)
{
        SDA_OUT();
        SCL(0);
        SDA(0);

        SCL(1);
        delay_us(5);
        SDA(1);
        delay_us(5);

}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：IIC_Send_Ack
 * 函 数 说 明：主机发送应答或者非应答信号
 * 函 数 形 参：0发送应答  1发送非应答
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void IIC_Send_Ack(unsigned char ack)
{
        SDA_OUT();
        SCL(0);
        SDA(0);
        delay_us(5);
        if(!ack) SDA(0);
        else         SDA(1);
        SCL(1);
        delay_us(5);
        SCL(0);
        SDA(1);
}


/******************************************************************
 * 函 数 名 称：I2C_WaitAck
 * 函 数 说 明：等待从机应答
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：0有应答  1超时无应答
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
unsigned char I2C_WaitAck(void)
{

        char ack = 0;
        unsigned char ack_flag = 10;
        SCL(0);
        SDA(1);
        SDA_IN();
        delay_us(5);
        SCL(1);
    delay_us(5);

        while( (SDA_GET()==1) && ( ack_flag ) )
        {
                ack_flag--;
                delay_us(5);
        }

        if( ack_flag <= 0 )
        {
                IIC_Stop();
                return 1;
        }
        else
        {
                SCL(0);
                SDA_OUT();
        }
        return ack;
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Send_Byte
 * 函 数 说 明：写入一个字节
 * 函 数 形 参：dat要写人的数据
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void Send_Byte(uint8_t dat)
{
        int i = 0;
        SDA_OUT();
        SCL(0);//拉低时钟开始数据传输

        for( i = 0; i < 8; i++ )
        {
                SDA( (dat & 0x80) >> 7 );
                __nop();
                SCL(1);
                delay_us(5);
                SCL(0);
                delay_us(5);
                dat<<=1;
        }
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Read_Byte
 * 函 数 说 明：IIC读时序
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：读到的数据
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
unsigned char Read_Byte(void)
{
        unsigned char i,receive=0;
        SDA_IN();//SDA设置为输入
    for(i=0;i<8;i++ )
        {
        SCL(0);
        delay_us(5);
        SCL(1);
        delay_us(5);
        receive<<=1;
        if( SDA_GET() )
        {
            receive|=1;
        }
        delay_us(5);
    }
        SCL(0);
  return receive;
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Single_Write
 * 函 数 说 明：向BH1750写入命令
 * 函 数 形 参：REG_Address=写入的命令
 * 函 数 返 回：0写入成功  1=器件地址错误（识别不到模块） 2=命令错误
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
char Single_Write_BH1750(uint8_t REG_Address)
{
    IIC_Start();                        //起始信号
    Send_Byte(SlaveAddress);            //发送设备地址+写信号
    if( I2C_WaitAck() != 0 )return 1;
    Send_Byte(REG_Address);             //内部寄存器地址
    if( I2C_WaitAck() != 0 )return 2;
    IIC_Stop();                         //发送停止信号
    return 0;
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Multiple_read_BH1750
 * 函 数 说 明：读取BH1750内部数据
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：光照度 单位:lx
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
float Multiple_read_BH1750(void)
{
   uint16_t dis_data=0;
   uint8_t dat_buff[2];

   IIC_Start();                            //起始信号
   Send_Byte(SlaveAddress+1);              //发送设备地址+读信号
   I2C_WaitAck();

   dat_buff[0] = Read_Byte();              //读取高8位
   IIC_Send_Ack(0);                        //回应ACK
   dat_buff[1] = Read_Byte();              //读取低8位
   IIC_Send_Ack(1);                        //回应NOACK
   IIC_Stop();                             //停止信号

   //合成数据，即光照数据
   dis_data=( dat_buff[0] << 8 ) + dat_buff[1];
   return ((float)dis_data/1.2);
}


/******************************************************************
 * 函 数 名 称：GY30_Init
 * 函 数 说 明：初始化BH1750
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void GY30_Init(void)
{
   GY30_GPIO_Init();
   Single_Write_BH1750(0x01);//上电
}

在文件 bsp_gy30.h 中，编写如下代码。

#ifndef _BSP_GY30_H_
#define _BSP_GY30_H_

#include "gd32f4xx.h"


//端口移植
#define RCU_SDA RCU_GPIOB
#define PORT_SDA GPIOB
#define GPIO_SDA GPIO_PIN_8

#define RCU_SCL RCU_GPIOB
#define PORT_SCL GPIOB
#define GPIO_SCL GPIO_PIN_9

//设置SDA输出模式
#define SDA_OUT()        gpio_mode_set(PORT_SDA,GPIO_MODE_OUTPUT,GPIO_PUPD_PULLUP,GPIO_SDA)
//设置SDA输入模式
#define SDA_IN()        gpio_mode_set(PORT_SDA,GPIO_MODE_INPUT,GPIO_PUPD_PULLUP,GPIO_SDA)
//获取SDA引脚的电平变化
#define SDA_GET()        gpio_input_bit_get(PORT_SDA,GPIO_SDA)
//SDA与SCL输出
#define SDA(x)          gpio_bit_write(PORT_SDA,GPIO_SDA, (x?SET:RESET))
#define SCL(x)          gpio_bit_write(PORT_SCL,GPIO_SCL, (x?SET:RESET))


#define          SlaveAddress   0x46 //定义器件在IIC总线中的从地址,根据ALT  ADDRESS地址引脚不同修改
                              //ALT  ADDRESS引脚接地时地址为0x46，接电源时地址为0xB8

float Multiple_read_BH1750(void);
char Single_Write_BH1750(uint8_t REG_Address);
void GY30_Init(void);

#endif

2.29.4 移植验证

在自己工程中的 main 主函数中，编写如下。

/********************************************************************************
  * 文 件 名: main.c
  * 版 本 号: 初版
  * 修改作者: LC
  * 修改日期: 2022年04月19日
  * 功能介绍:
  ******************************************************************************
  * 注意事项:
*********************************************************************************/

#include "gd32f4xx.h"
#include "systick.h"
#include <stdio.h>
#include "main.h"
#include "sys.h"
#include "bsp_usart.h"
#include "bsp_gy30.h"

/************************************************
函数名称 ： main
功    能 ： 主函数
参    数 ： 无
返 回 值 ： 无
作    者 ： LC
*************************************************/
int main(void)
{
    float temp;
        nvic_priority_group_set(NVIC_PRIGROUP_PRE2_SUB2);  // 优先级分组
    systick_config();                                                  // 滴答定时器初始化
        usart_gpio_config(9600U);                                          // 串口0初始化
    GY30_Init();
        printf("start\r\n");
    while(1)
        {
        Single_Write_BH1750(0x10);   // 连续高分辨率模式测量
                delay_1ms(180);              //测量一般需要120ms
                temp = Multiple_read_BH1750();      //读出数据
        printf("illuminance = %.2f lx\r\n",temp);
        delay_1ms(500);
    }
}

移植现象：输出当前光照强度。

移植成功示例，见文件 2.29.4-1 。

文件 2.29.4-1 移植成功示例