2024年寒假练-用RT1021实现亮度测量与控制功能

内容介绍

1.项目功能介绍

此次项目主要是基于RT1021核心板及其扩展板实现光强度检测，让后获取到光强后，根据人对亮度的感知曲线，自动调整屏幕的亮度，对眼睛进行保护。

2.硬件框图

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。i.MX RT1020系列由MCUXpresso生态合作体系支持，其中包括SDK、IDE选项以及安全配置和配置工具，可实现快速开发。

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，方便扩展与测试。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。

实际项目主要使用boot reset 按键、USB boot 刷写及SWD 调试接口

屏幕和环境光传感器都在扩展板上

屏幕使用LSPI2 接口进行驱动，屏幕片选有区别其他模块需要DC和CS 与门使能片选，编程时需注意。

屏幕的亮度显示主要通过MOS 管驱动，通过GPIO2_31 可以通过PWM 进行亮度调节，也是本项目主要展示功能。

环境光主要使用罗姆全新BH1730FVC -TR 环境光传感器，罗姆的传感器datasheet写的比较详细，对原理理解及代码编程可以很快上手。这里也标注了IIC 地址0x29（7bit） IIC SDA SCL 电路板已经进行了上拉。

3.软件流程图

整体软件流程如上，屏幕初始化主要进行lspi4的初始化，然后根据屏幕的初始化流程进行SPI通讯。BH1730读取与控制主要通过IIC 进行控制，这里IIC 控制逻辑有别于常规的IIC 控制，需要自己定制逻辑实现。

4.主要代码说明

屏幕spi 初始化函数

const lpspi_master_config_t LPSPI4_config = {

  .baudRate = 10000000UL,

  .bitsPerFrame = 8UL,

  .cpol = kLPSPI_ClockPolarityActiveLow,

  .cpha = kLPSPI_ClockPhaseSecondEdge,

  .direction = kLPSPI_MsbFirst,

  .pcsToSckDelayInNanoSec = 1000UL,

  .lastSckToPcsDelayInNanoSec = 1000UL,

  .betweenTransferDelayInNanoSec = 1000UL,

  .whichPcs = kLPSPI_Pcs0,

  .pcsActiveHighOrLow = kLPSPI_PcsActiveLow,

  .pinCfg = kLPSPI_SdiInSdoOut,

  .pcsFunc = kLPSPI_PcsAsCs,

  .dataOutConfig = kLpspiDataOutTristate,

  .enableInputDelay = false

};



static void LPSPI4_init(void) {

  LPSPI_MasterInit(LPSPI4_PERIPHERAL, &LPSPI4_config, LPSPI4_CLOCK_FREQ);

}

根据屏幕datasheet 属性，这里初始化spi模式是模式4，时钟采用10M，单次发送8bit .CS采用单独控制，由于显示屏和触摸屏公用SPI 通过CS 进行使能不同的功能

PWM 初始化

    PWM_GetDefaultConfig(&PWM2_SM2_config);

    PWM2_SM2_config.reloadLogic = kPWM_ReloadPwmFullCycle;

    PWM2_SM2_config.pairOperation = kPWM_Independent;

    PWM2_SM2_config.enableDebugMode = true;

    uint16_t freq =1000;

    uint16_t temp_prsc =(PWM_SRC_CLK_FREQ/freq)>>16;

    if(PWM_SRC_CLK_FREQ%(freq<<16))	temp_prsc++;

    if      (1   >= temp_prsc)  PWM2_SM2_config.prescale = kPWM_Prescale_Divide_1;

    else if (2   >= temp_prsc)  PWM2_SM2_config.prescale = kPWM_Prescale_Divide_2;

    else if (4   >= temp_prsc)  PWM2_SM2_config.prescale = kPWM_Prescale_Divide_4;

    else if (8   >= temp_prsc)  PWM2_SM2_config.prescale = kPWM_Prescale_Divide_8;

    else if (16  >= temp_prsc)  PWM2_SM2_config.prescale = kPWM_Prescale_Divide_16;

    else if (32  >= temp_prsc)  PWM2_SM2_config.prescale = kPWM_Prescale_Divide_32;

    else if (64  >= temp_prsc)  PWM2_SM2_config.prescale = kPWM_Prescale_Divide_64;

    else if (128 >= temp_prsc)  PWM2_SM2_config.prescale = kPWM_Prescale_Divide_128;

    else

    {

        assert(0) ;//频率过小 或者IPG频率过高

    }







    PWM_Init(PWM2_PERIPHERAL, PWM2_SM2, &PWM2_SM2_config);

    PWM_Deinit(PWM2_PERIPHERAL, PWM2_SM2); //enable clock

    PWM_Init(PWM2_PERIPHERAL, PWM2_SM2, &PWM2_SM2_config);//reconfig

    PWM_SetPwmLdok(PWM2_PERIPHERAL, kPWM_Control_Module_2, false);    //清除LOAD OKAY位  以设置新的参数

    PWM_SetupPwm(PWM2_PERIPHERAL, PWM2_SM2, PWM2_SM2_pwm_function_config, 1U, kPWM_EdgeAligned, freq,PWM_SRC_CLK_FREQ);

    PWM_SetPwmLdok(PWM2_PERIPHERAL, kPWM_Control_Module_2, true);    //更新有关设置

    PWM_StartTimer(PWM2_PERIPHERAL, kPWM_Control_Module_2);  //开始计数

    PWM2_PERIPHERAL->SM[PWM2_SM2].DISMAP[0]=0;

最初PWM 初始化使用的是 CONFIG 默认，发现时钟设置不成功，这里主要跟prescale及 fault map 有关，界面设计的不是很智能，这里只有自己制定prescale 进行设置及fault 设置，针对PWM 调整，这里使用的是1KHz 频率 50%默认占空比配置。

动态调整占空比函数，首先清楚LOAD OKAY 位置，以便设置参数，更新完成PWM 占空比后，再使能LOAD OKAY 位置即可。

void LCD_duty(uint8_t duty)

{

    PWM_SetPwmLdok(PWM2_PERIPHERAL, kPWM_Control_Module_2, false);    //清除LOAD OKAY位  以设置新的参数

    PWM_UpdatePwmDutycycle(PWM2_PERIPHERAL,PWM2_SM2,(pwm_submodule_t)kPWM_PwmB,kPWM_EdgeAligned,duty);

    PWM_SetPwmLdok(PWM2_PERIPHERAL, kPWM_Control_Module_2, true);    //更新有关设置

}

环境光获取IIC 配置

默认硬件的IIC 使用config 界面遇到些问题，这里初步先使用gpio模拟完成相关功能，以下是gpio 基础设置

  gpio_pin_config_t i2c_pin_cfg;

  i2c_pin_cfg.direction = kGPIO_DigitalOutput;

  i2c_pin_cfg.outputLogic =  1;

  i2c_pin_cfg.interruptMode = (gpio_interrupt_mode_t)NO_INT;



  IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_GPIO_EMC_02_GPIO2_IO02,0);

  IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_GPIO_EMC_02_GPIO2_IO02,GPIO_PIN_CONFIG);

  GPIO_PinInit(GPIO2,2U,&i2c_pin_cfg);





  IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_GPIO_EMC_03_GPIO2_IO03,0);

  IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_GPIO_EMC_03_GPIO2_IO03,GPIO_PIN_CONFIG);

  GPIO_PinInit(GPIO2,3U,&i2c_pin_cfg);

实际使用中主要使用的接口如下

#define SDA  GPIO_ReadPadStatus(SDA_PORT,SDA_PIN)

#define SDA0()  GPIO_ClearPinsOutput(SDA_PORT,1<<SDA_PIN)

#define SDA1()  GPIO_SetPinsOutput(SDA_PORT,1<<SDA_PIN)

#define SCL0()  GPIO_ClearPinsOutput(SCL_PORT,1<<SCL_PIN)

#define SCL1()  GPIO_SetPinsOutput(SCL_PORT,1<<SCL_PIN)

#define DIR_OUT()       SDA_PORT->GDIR  |= (1U <<SDA_PIN);

#define DIR_IN()       SDA_PORT->GDIR &=~(1U << SDA_PIN);

实际逻辑分析仪抓取的格式

datasheet 规定的格式

这里主要通过读取partnum 寄存器进行IIC 通讯验证

bool BH1730_init(void)

{

	  // Verify if there is a BH1730 on this address

	  if((read8(BH1730_REG_PART_ID) >> 4) != BH1730_PART_NUMBER){

	    PRINTF("BH1730 not found\n");

	    return false;

	  };

	  // Reset

	  write8(BH1730_CMD_SPECIAL | BH1730_CMD_SPECIAL_SOFT_RESET, (1<<7));

	  // setGain

	  setGain(GAIN_X1);

}