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2024年寒假练 - 基于i.MX RT1021开发板实现的亮度测量与控制
该项目使用了i.MX RT1021开发板，实现了亮度测量与控制的设计，它的主要功能为：能够根据当前亮度，自动调整屏幕亮度。。
标签
i.MX RT1021
2024年寒假练
亮度测量与控制
冷月烟
更新2024-03-29
170

项目介绍

项目功能介绍

本项目实现了通过板上集成的环境亮度传感器，与屏幕搭配实现亮度测量与控制，并能够根据当前亮度，并依照人眼对亮度的感知曲线，自动调整屏幕亮度。

设计思路

该项目主要有三部分组成：

  1. 环境光采集部分：用于采集外部环境亮度，并处理该数据得到有效亮度，使用模拟IIC进行驱动，移植方便，驱动简单。
  2. 屏幕显示部分：用于显示采集到的亮度值，由于本次任务对显示画面没要求，只需简单显示个白色背景（便于观察背光亮度）以及采集到的光照强度即可，所以使用模拟SPI进行驱动。
  3. PWM背光控制：用于控制背光pwm输出，控制屏幕亮度，为减少代码处理的麻烦程度，这里使用硬件pwm进行驱动。

本次题目核心就是实现上面的三个驱动，此外就是实现采集数据与显示亮度的一个对应关系，首先要了解一个事情，就是光照传感器可以采集到一个很强亮度的数值，但屏幕亮度不可能达到那个地步（屏幕背光没有这么强），因此不可能使用光照传感器采集的最大数值与屏幕最大亮度相对应，现实中，手机对背光的处理就是在一定地步达到最高就行，也就是根据人眼对光照强度的感知进行一个换算关系，得到一个较好的变化就行，此外由于亮度传感器可能采集到光照强度为0的数值，但如果背光为0就完全看不到了，所以代码中我设置了亮度的最小值，防止出现上面的问题。


硬件框图


软件流程图


硬件介绍

RT1021核心板

RT1021核心板是基于恩智浦i.MX RT1020系列MIMXRT1021CAG4A芯片设计的综合开发板，i.MX RT1020跨界MCU基于Arm®Cortex®-M7内核，运行频率高达500MHz，内置256KB片上RAM，该MCU系列提供各种存储器接口和丰富的连接接口，包括UART、SPI、I2C、USB、10/100M以太网和CAN，具有实时性能和高集成功能，该适用于工业和物联网应用。

本次活动采用的是144pin脚的MIMXRT1021DAG5A芯片，外扩8MB FLASH用于存储程序，核心板上集成了四个按键，一个电源指示灯，一个用户LED灯，两组2x20 Pin的排针将调试接口和可用IO口基本全部引出。核心板采用TYPE-C接口进行供电和数据传输，此外该接口还支持480M高速通信模式。核心板卡上预留有Micro SD卡槽，可用作数据存储与回放。


扩展板

扩展板依据MCU丰富的引脚资源，搭配了多种类型的传感器和输入输出外设，包括温湿度传感器、三轴磁场传感器、加速度角速度传感器、环境光传感器，一个RGB彩灯、一块128*160分辨率的电阻式触摸屏，一个旋钮，一个双轴电位计摇杆。将调试和一组UART接口引出，可使用搭配的DAPlink进行调试和通信。

搭载传感器：


实现的功能及图片展示

高亮度模式


低亮度模式


主要代码片段及说明

光照传感器部分

void Multiple_read_BH1730(void)
{   
    uint8_t i;	
	    MyI2C_Start();                          //起始信号
    MyI2C_SendByte(SlaveAddress+1);         //发送设备地址+读信号
    MyI2C_ReceiveAck();
    for(i=0; i<3; i++)                      //连续读取2个地址数据，存储中BUF
    {
        BH1730_BUF[i] = MyI2C_ReceiveByte();          //BUF[0]存储0x32地址中的数据
        if (i == 2)
        {
            MyI2C_SendAck(1);                //最后一个数据需要回NOACK
        }
        else
        {		
		            MyI2C_SendAck(0);                //回应ACK
        }
    }
    MyI2C_Stop();                          //停止信号
    SysTick_DelayTicks(5);//Delay_ms(5);
}
 
 
void BH1730_init(void)
{
    MyI2C_Init();
    BH1730_BUF[0] = 0;
    
    Single_Write_BH1730(0x80+0x12);	
	    
    MyI2C_Start();                          //起始信号
    MyI2C_SendByte(SlaveAddress+1);         //发送设备地址+读信号
    MyI2C_ReceiveAck();
    BH1730_BUF[0] = MyI2C_ReceiveByte();          //BUF[0]存储0x32地址中的数据
    MyI2C_SendAck(1);                //最后一个数据需要回NOACK
    MyI2C_Stop();                          //停止信号
    PRINTF("ID:%02X",BH1730_BUF[0]);
    SysTick_DelayTicks(5);//Delay_ms(5);
    
    Single_Write_BH1730(0x80+0x00);	
	    Single_Write_BH1730(0x07);	
	    SysTick_DelayTicks(10);//Delay_ms(5); 
}
 
uint16_t BH1730_ReadData(void)
{
    uint16_t dis_data;
    Single_Write_BH1730(0x80+0x14);	
    Multiple_read_BH1730();       //连续读出数据，存储在BUF中
    dis_data=BH1730_BUF[1];
    dis_data=(dis_data<<8)+BH1730_BUF[0];//合成数据，即光照数据
    return dis_data;
}


LCD初始化

void LCD_init()
 {
//    LCD_BL_H;
     
     
    LCD_RES_H;
    SysTick_DelayTicks(1); // Delay 1ms
    LCD_RES_L;
    SysTick_DelayTicks(10); // Delay 10ms // This delay time is 

    LCD_RES_H;
    SysTick_DelayTicks(120); // Delay 50 ms

    LCD_WriteCommand(0x11); //Sleep out 
    SysTick_DelayTicks(120);              //Delay 120ms 
    //------------------------------------ST7735S Frame Rate-----------------------------------------// 
    LCD_WriteCommand(0xB1); 
    LCD_WriteData(0x05); 
    LCD_WriteData(0x3C); 
    LCD_WriteData(0x3C); 
    LCD_WriteCommand(0xB2); 
    LCD_WriteData(0x05); 
    LCD_WriteData(0x3C); 
    LCD_WriteData(0x3C); 
    LCD_WriteCommand(0xB3); 
    LCD_WriteData(0x05); 
    LCD_WriteData(0x3C); 
    LCD_WriteData(0x3C); 
    LCD_WriteData(0x05); 
    LCD_WriteData(0x3C); 
    LCD_WriteData(0x3C); 
    //------------------------------------End ST7735S Frame Rate---------------------------------// 
    LCD_WriteCommand(0xB4); //Dot inversion 
    LCD_WriteData(0x03); 
    //------------------------------------ST7735S Power Sequence---------------------------------// 
    LCD_WriteCommand(0xC0); 
    LCD_WriteData(0x28); 
    LCD_WriteData(0x08); 
    LCD_WriteData(0x04); 
    LCD_WriteCommand(0xC1); 
    LCD_WriteData(0XC0); 
    LCD_WriteCommand(0xC2); 
    LCD_WriteData(0x0D); 
    LCD_WriteData(0x00); 
    LCD_WriteCommand(0xC3); 
    LCD_WriteData(0x8D); 
    LCD_WriteData(0x2A); 
    LCD_WriteCommand(0xC4); 
    LCD_WriteData(0x8D); 
    LCD_WriteData(0xEE); 
    //---------------------------------End ST7735S Power Sequence-------------------------------------// 
    LCD_WriteCommand(0xC5); //VCOM 
    LCD_WriteData(0x18);    //1a
    LCD_WriteCommand(0x36); //MX, MY, RGB mode 
    LCD_WriteData(0xC0); 
    //------------------------------------ST7735S Gamma Sequence---------------------------------// 
    LCD_WriteCommand(0xE0); 
    LCD_WriteData(0x04); 
    LCD_WriteData(0x22); 
    LCD_WriteData(0x07); 
    LCD_WriteData(0x0A); 
    LCD_WriteData(0x2E); 
    LCD_WriteData(0x30); 
    LCD_WriteData(0x25); 
    LCD_WriteData(0x2A); 
    LCD_WriteData(0x28); 
    LCD_WriteData(0x26); 
    LCD_WriteData(0x2E); 
    LCD_WriteData(0x3A); 
    LCD_WriteData(0x00); 
    LCD_WriteData(0x01); 
    LCD_WriteData(0x03); 
    LCD_WriteData(0x13); 
    LCD_WriteCommand(0xE1); 
    LCD_WriteData(0x04); 
    LCD_WriteData(0x16); 
    LCD_WriteData(0x06); 
    LCD_WriteData(0x0D); 
    LCD_WriteData(0x2D); 
    LCD_WriteData(0x26); 
    LCD_WriteData(0x23); 
    LCD_WriteData(0x27); 
    LCD_WriteData(0x27); 
    LCD_WriteData(0x25); 
    LCD_WriteData(0x2D); 
    LCD_WriteData(0x3B); 
    LCD_WriteData(0x00); 
    LCD_WriteData(0x01); 
    LCD_WriteData(0x04); 
    LCD_WriteData(0x13); 
    //------------------------------------End ST7735S Gamma Sequence-----------------------------// 
    LCD_WriteCommand(0x3A); //65k mode 
    LCD_WriteData(0x05); 
    LCD_WriteCommand(0x29); //Display on 
}


主代码

int main(void)
{
    char ch;

    /* Init board hardware. */
    BOARD_ConfigMPU();
    BOARD_InitBootPins();
    BOARD_InitBootClocks();
    
    XBARA_Init(XBARA);
	/* 设置 pwm错误输入为高电平，表示没有错误 */
    XBARA_SetSignalsConnection(XBARA, kXBARA1_InputLogicHigh, kXBARA1_OutputFlexpwm2Fault0);
    XBARA_SetSignalsConnection(XBARA, kXBARA1_InputLogicHigh, kXBARA1_OutputFlexpwm2Fault1);
    XBARA_SetSignalsConnection(XBARA, kXBARA1_InputLogicHigh, kXBARA1_OutputFlexpwm12Fault2);
    XBARA_SetSignalsConnection(XBARA, kXBARA1_InputLogicHigh, kXBARA1_OutputFlexpwm12Fault3);
    
    BOARD_InitBootPeripherals();
    BOARD_InitDebugConsole();
    
    SystemCoreClockUpdate();
    CLOCK_EnableClock(kCLOCK_Trace);
    if (SysTick_Config(SystemCoreClock / 1000U))
    {
        while (1)
        {
        }
    }

    LCD_init();
    BH1730_init();
    LCD_Fill(0,0,128,160,WHITE);
    while (1)
    {
        uint8_t pwmVal;
        uint16_t brightness;
        
        brightness = BH1730_ReadData();
        LCD_ShowIntNum(10,100,pwmVal,5,RED,WHITE,24);
        if (brightness > 100)
            pwmVal = 100;
        else if (brightness <= 0)
            pwmVal = 1;
        else
            pwmVal = brightness;
        PWM_UpdatePwmDutycycle(PWM2, kPWM_Module_2, kPWM_PwmB, kPWM_SignedCenterAligned, pwmVal);
        PWM_SetPwmLdok(PWM2, kPWM_Control_Module_2, true);
        SysTick_DelayTicks(10);
    }
}


遇到的主要难题及解决方法

问题：十二指神探DAP无法在keil环境下使用。

办法：使用ISP下载。


未来的计划或建议

建议优化十二指神探DAP，兼容全部环境使用。


附件下载
代码.zip
团队介绍
无
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