光敏电阻光照传感器

光敏电阻是用硫化隔或硒化隔等半导体材料制成的特殊电阻器，其工作原理是基于内光电效应。随着光照强度的升高，电阻值迅速降低，由于光照产生的载流子都参与导电，在外加电场的作用下作漂移运动，电子奔向电源的正极，空穴奔向电源的负极，从而使光敏电阻器的阻值迅速下降。其在无光照时，几乎呈高阻状态，暗时电阻很大。光敏电阻模块一般用来检测周围环境的光线的亮度，触发单片机或继电器模块等。

模块来源

采购链接：
https://item.taobao.com/item.htm?spm=2013.1.0.0.68c07a63p9f0me&id=522579320463)
资料下载链接：
https://pan.baidu.com/s/1VMFN1fVo5jxB80IYTsY67A
资料提取码：y8jw

规格参数

工作电压：3.3-5V
工作电流：1MA
模块尺寸：31.1475 x 14.097mm
输出方式: DO接口为数字量输出 AO接口为模拟量输出
读取方式：ADC
管脚数量：4 Pin（2.54mm间距排针）

移植过程

我们的目标是在天空星GD32F407上能够判断当前光照强度的功能。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。

查看资料

这个模块采用的光敏电阻的型号是5516，对应下图，可以知道在光亮时的阻值在8到20KΩ左右，在光暗时的阻值在1MΩ左右。

其对应的原理图见图2.2.3.1-2，其中U2.1为LM393，R3为光敏电阻。AO输出为R2和R3分压后直接输出电压，所以为模拟量；DO为经过LM393进行电压比较后，输出高低电平，所以为数字量。具体原理是，393的3号引脚电压与2号引脚进行电压比较。当3号引脚电压比2号引脚电压高时，1号引脚输出高电平；当3号引脚电压比2号引脚电压低时，1号引脚输出低电平；可以通过调整R4控制2号引脚的电压。

因此DO引脚可以配置为GPIO的输入模式，AO引脚需要配置为ADC模拟输入模式。

引脚选择

想要使用ADC，需要确定使用的引脚是否有ADC外设功能。可以通过数据手册【GD32F407xx_Datasheet_Rev2.7.pdf】进行查看。

在数据手册的第28页结尾，是关于GD32F407Vx系列芯片引脚的功能定义示意图。

当前只有AO引脚需要使用到ADC接口，所以DO引脚可以使用开发板上其他的GPIO。这里选择使用PC1的附加ADC功能。使用ADC0的第11道输入通道。

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_illume.c与bsp_illume.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_illume.c中，编写如下代码。

/********************************************************************************
  * 文 件 名: bsp_illume.c
  * 版 本 号: 初版
  * 修改作者: LC
  * 修改日期: 2023年04月06日
  * 功能介绍:
  ******************************************************************************
  * 注意事项:
*********************************************************************************/

#include "bsp_illume.h"
#include "board.h"

 //DMA缓冲区
uint16_t gt_adc_val[][];


/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Illume_GPIO_Init
 * 函 数 说 明：初始化光敏电阻光照传感器引脚功能
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void Illume_GPIO_Init(void)
{
    /* DMA初始化功能结构体定义 */
    dma_single_data_parameter_struct dma_single_data_parameter;

    /* 使能引脚时钟 */
    rcu_periph_clock_enable(RCU_ILLUME_GPIO_AO);
    rcu_periph_clock_enable(RCU_ILLUME_GPIO_DO);

    /* 使能ADC时钟 */
    rcu_periph_clock_enable(RCU_ILLUME_ADC);

    /* 使能DMA时钟 */
    rcu_periph_clock_enable(RCU_ILLUME_DMA);

    /*        配置ADC时钟        */
    adc_clock_config(ADC_ADCCK_PCLK2_DIV4);

    /*        配置PA1(DO)为输入模式        */
    gpio_mode_set(PORT_ILLUME_DO, GPIO_MODE_INPUT, GPIO_PUPD_NONE, GPIO_ILLUME_DO);
    /*        配置PC1(AO)为浮空模拟输入模式        */
    gpio_mode_set(PORT_ILLUME_AO, GPIO_MODE_ANALOG, GPIO_PUPD_NONE, GPIO_ILLUME_AO);

    /*        配置ADC为独立模式        */
    adc_sync_mode_config(ADC_SYNC_MODE_INDEPENDENT);

    /*        使能连续转换模式        */
    adc_special_function_config(PORT_ADC, ADC_CONTINUOUS_MODE, ENABLE);

    /*        使能扫描模式        */
    adc_special_function_config(PORT_ADC, ADC_SCAN_MODE, ENABLE);

    /*        数据右对齐        */
    adc_data_alignment_config(PORT_ADC, ADC_DATAALIGN_RIGHT);

    /*        ADC0设置为规则组  一共使用 CHANNEL_NUM 个通道                */
    adc_channel_length_config(PORT_ADC, ADC_REGULAR_CHANNEL, CHANNEL_NUM);

    /*        ADC规则通道配置：ADC0的通道11的扫描顺序为0；采样时间：15个周期                */
    /*        DMA开启之后 gt_adc_val[][] = PC1的数据   */
    adc_regular_channel_config(PORT_ADC, 0, CHANNEL_ADC, ADC_SAMPLETIME_15);//PC1

    /*        ADC0设置为12位分辨率                */
    adc_resolution_config(PORT_ADC, ADC_RESOLUTION_12B);

    /*        ADC外部触发禁用, 即只能使用软件触发                */
    adc_external_trigger_config(PORT_ADC, ADC_REGULAR_CHANNEL, EXTERNAL_TRIGGER_DISABLE);

    /*        使能规则组通道每转换完成一个就发送一次DMA请求                */
    adc_dma_request_after_last_enable(PORT_ADC);

    /*        使能DMA请求                */
    adc_dma_mode_enable(PORT_ADC);

    /*        使能DMA                */
    adc_enable(PORT_ADC);

    /*        等待ADC稳定                */
    delay_1ms(1);

    /*        开启ADC自校准                */
    adc_calibration_enable(PORT_ADC);

    /*        清除 DMA通道0 之前配置         */
    dma_deinit(PORT_DMA, CHANNEL_DMA);

    /*        DMA初始化配置         */
    dma_single_data_parameter.periph_addr = (uint32_t)(&ADC_RDATA(PORT_ADC));         //设置DMA传输的外设地址为ADC0基地址
    dma_single_data_parameter.periph_inc = DMA_PERIPH_INCREASE_DISABLE;                         //关闭外设地址自增
    dma_single_data_parameter.memory0_addr = (uint32_t)(gt_adc_val);                         //设置DMA传输的内存地址为 gt_adc_val数组
    dma_single_data_parameter.memory_inc = DMA_MEMORY_INCREASE_ENABLE;                         //开启内存地址自增（因为不止一个通道）
    dma_single_data_parameter.periph_memory_width = DMA_PERIPH_WIDTH_16BIT;             //传输的数据位 为 16位
    dma_single_data_parameter.direction = DMA_PERIPH_TO_MEMORY;                                         //DMA传输方向为 外设往内存
    dma_single_data_parameter.number = SAMPLES * CHANNEL_NUM;                                     //传输的数据长度为：每个通道采集30次 * 1个通道
    dma_single_data_parameter.priority = DMA_PRIORITY_HIGH;                                                 //设置高优先级
    dma_single_data_mode_init(PORT_DMA, CHANNEL_DMA, &dma_single_data_parameter);//将配置保存至DMA1的通道0

    /*        DMA通道外设选择                */
    /*        数据手册的195页根据PERIEN[]值确定第三个参数，例是100 则为DMA_SUBPERI4          例是010 则为DMA_SUBPERI2         */
    /*        我们是ADC0功能，PERIEN[]值为000，故为DMA_SUBPERI0                */
    dma_channel_subperipheral_select(PORT_DMA, CHANNEL_DMA, DMA_SUBPERI0);

    /*        使能DMA1通道0循环模式                */
    dma_circulation_enable(PORT_DMA, CHANNEL_DMA);

    /*        启动DMA1的通道0功能                */
    dma_channel_enable(PORT_DMA, CHANNEL_DMA);

    /*        开启软件触发ADC转换                */
    adc_software_trigger_enable(PORT_ADC, ADC_REGULAR_CHANNEL);
}


/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Get_Adc_Dma_Value
 * 函 数 说 明：对DMA保存的数据进行平均值计算后输出
 * 函 数 形 参：CHx 第几个扫描的数据
 * 函 数 返 回：对应扫描的ADC值
 * 作       者：LC
 * 备       注：返回值最低0  最高4095
******************************************************************/
unsigned int Get_Adc_Dma_Value(char CHx)
{
        unsigned char i = 0;
        unsigned int AdcValue = 0;

    /* 因为采集 SAMPLES 次，故循环 SAMPLES 次 */
        for(i=0; i< SAMPLES; i++)
        {
        /*    累加    */
                AdcValue+=gt_adc_val[][];
        }
    /* 求平均值 */
        AdcValue=AdcValue / SAMPLES;

        return AdcValue;
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Get_illume_Percentage_value
 * 函 数 说 明：读取光敏电阻值，并且返回百分比
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：返回百分比
 * 作       者：LC
 * 备       注：最亮100  最暗0
******************************************************************/
unsigned int Get_illume_Percentage_value(void)
{
    //GD32F407和GD32F450的ADC精度都是12位
    //2的12次方 = 4096
    //因为单片机是从0开始算，所以要4096-1=4095
    int adc_max = 4095;
    int adc_new = 0;
    int Percentage_value = 0;

    adc_new = Get_Adc_Dma_Value(0);
    //百分比 = （ 当前值 / 最大值 ）* 100
    Percentage_value = ( 1 - ( (float)adc_new / adc_max ) ) * 100;
    return Percentage_value;
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Get_DO_In
 * 函 数 说 明：读取DO引脚的电平状态
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：1=检测过亮   0=检测过暗
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
char Get_DO_In(void)
{
    if( GET_DO_IN == 1 )
    {
        return 1;
    }
    return 0;
}

在文件bsp_encoder.h中，编写如下代码。

#ifndef _BSP_MQ2_H_
#define _BSP_MQ2_H_

#include "gd32f4xx.h"



#define RCU_ILLUME_GPIO_AO          RCU_GPIOC
#define RCU_ILLUME_GPIO_DO          RCU_GPIOA

#define RCU_ILLUME_ADC              RCU_ADC0
#define RCU_ILLUME_DMA              RCU_DMA1

#define PORT_DMA                    DMA1
#define CHANNEL_DMA                 DMA_CH0

#define PORT_ADC                    ADC0
#define CHANNEL_ADC                 ADC_CHANNEL_11

#define PORT_ILLUME_AO              GPIOC

#define GPIO_ILLUME_AO              GPIO_PIN_1

#define PORT_ILLUME_DO              GPIOA
#define GPIO_ILLUME_DO              GPIO_PIN_1

#define GET_DO_IN   gpio_input_bit_get(PORT_ILLUME_DO, GPIO_ILLUME_DO)

 //采样次数
#define SAMPLES         30
//采样通道数
#define CHANNEL_NUM     1


extern uint16_t gt_adc_val[][];  //DMA缓冲区

void Illume_GPIO_Init(void);
unsigned int Get_Adc_Dma_Value(char CHx);
unsigned int Get_illume_Percentage_value(void);
char Get_DO_In(void);

#endif

移植验证

在自己工程中的main主函数中，编写如下。

/*
 * 立创开发板软硬件资料与相关扩展板软硬件资料官网全部开源
 * 开发板官网：www.lckfb.com
 * 技术支持常驻论坛，任何技术问题欢迎随时交流学习
 * 立创论坛：club.szlcsc.com
 * 关注bilibili账号：【立创开发板】，掌握我们的最新动态！
 * 不靠卖板赚钱，以培养中国工程师为己任
 * Change Logs:
 * Date           Author       Notes
 * 2023-11-02     LCKFB-yzh    first version
 */
#include "board.h"
#include "bsp_illume.h"
#include "stdio.h"

int main(void)
{
    nvic_priority_group_set(NVIC_PRIGROUP_PRE2_SUB2);  // 优先级分组
    board_init();
    bsp_uart_init();

    Illume_GPIO_Init();
    printf("ADC+DMA demo start\r\n");
    while(1)
    {
        printf("ADC-%d\r\n", Get_Adc_Dma_Value(0) );
        printf("illume-%d%%\r\n", Get_illume_Percentage_value() );
        delay_ms(1000);
    }
}

移植现象：输出ADC值和换算后的光照度百分比。

移植成功案例：

代码下载

链接在开发板介绍章节的资料下载！！