STM32中的I2C通信【AP3216C光传感器】

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6 分钟

STM32中的I2C通信【AP3216C光传感器】

2024-12-13

嵌入式裸机开发

I2C

/

STM32

AP3216C#

简介#

AP3216C 是敦南科技推出的一款三合一环境传感器，它包含了：数字环境光传感器（ALS）、接近传感器（PS）和一个红外 LED（IR）。该芯片通过 IIC 接口和 MCU 连接，并支持中断（INT）输出。AP3216C 的特点如下：

IIC 接口，支持高达 400KHz 通信速率
支持多种工作模式（ALS、PS+IR、ALS+PS+IR 等）
内置温度补偿电路
工作温度支持-30~80℃
环境光传感器具有 16 位分辨率
接近传感器具有 10 位分辨率
红外传感器具有 10 位分辨率
超小封装（4.12.41.35mm）

因为以上一些特性，AP3216C 被广泛应用于智能手机上面，用来检测光强度（自动背光控制），和接近开关控制（听筒靠近耳朵，手机自动灭屏功能）。

写寄存器#

AP3216C写寄存器时序先发送 AP3216C 的地址（7 位，为0X1E，左移一位后为 0X3C），最低位 W=0 表示写数据，随后发送 8 位寄存器地址，最后发送 8 位寄存器值。其中：S，表示 IIC 起始信号；W，表示读/写标志位（W=0 表示写，W=1 表示读）；A，表示应答信号；P，表示 IIC 停止信号。

读寄存器#

AP3216C寄存器说明

注意：AP3216C的读取间隔至少需要大于112.5ms（一次ALS+PS+IR转换的时间）

工程#

ap3216c.h#

1
 #include "sys.h"
2
 #include "main.h"
3

4
 #ifndef __AP3216C_H
5
 #define __AP3216C_H
6

7
 #define AP3216C_ADDR 0x3C  /* 原设备地址为0x1E，左移一位为0x3C*/
8

9
 #endif
10

11
 uint8_t ap3216c_init(void);
12
 uint8_t ap3216c_write_one_byte(uint8_t reg, uint8_t data);
13
 uint8_t ap3216c_read_one_byte(uint8_t reg);
14
 void ap3216c_read_data(uint16_t *ir, uint16_t *ps, uint16_t *als);

ap3216c.c#

1
#include "main.h"
2
 #include "sys.h"
3
 #include "ap3216c.h"
4
 #include "custom_i2c.h"
5
 #include "delay.h"
6

7
 /**
8
* @brief 初始化 AP3216C
9
* @param 无
10
* @retval 返回值:0,初始化成功; 1,初始化失败
11
*/
12
uint8_t ap3216c_init(void)
13
{
14
    uint8_t temp = 0;
15
    iic_init();
16

17
    ap3216c_write_one_byte(0x00, 0x04);     /* 软复位AP3216C */
18
    delay_ms(50);                           /* IC复位至少需要11.5ms */
19
    ap3216c_write_one_byte(0x00, 0x03);     /* ALS+PS+IR功能激活 */
20
    temp = ap3216c_read_one_byte(0x00);     /* 读取刚刚写入的0x03指令 */
21
    if (temp == 0x03) return 0;             /* IC初始化成功 */
22
    else return 1;                          /* IC初始化失败 */
23
}
24

25
/**
26
* @brief AP3216C 写入一个字节
27
* @param reg : AP3216C目标寄存器地址
28
* @param data : 待写入数据
29
* @retval 0, 成功;
30
          1, 失败;
31
*/
32
uint8_t ap3216c_write_one_byte(uint8_t reg, uint8_t data)
33
{
34
    iic_start();
35

36
    iic_send_byte(AP3216C_ADDR | 0x00);     /* 发送设备地址，最低位为0，写命令 */
37

38
    if (iic_wait_ack())     /* 等待应答*/
39
    {
40
        iic_stop();         /* 等待应答失败则直接停机 */
41
        return 1;
42
    }
43

44
    iic_send_byte(reg);     /* 发送目标寄存器地址（指针）*/
45
    iic_wait_ack();         /* 等待应答 */
46
    iic_send_byte(data);    /* 发送待写入数据 */
47

48
    if (iic_wait_ack())     /* 等待应答*/
49
    {
50
        iic_stop();         /* 等待应答失败则直接停机 */
51
        return 1;
52
    }
53

54
    iic_stop();
55
    return 0;
56
}
57

58
/**
59
* @brief AP3216C 读取一个字节
60
* @param reg : 待读取寄存器地址
61
* @retval 读到的数据
62
*/
63
uint8_t ap3216c_read_one_byte(uint8_t reg)
64
{
65
    uint8_t result;
66

67
    iic_start();
68

69
    iic_send_byte(AP3216C_ADDR | 0x00);     /* 发送设备地址，最低位为0，写命令*/
70
    iic_wait_ack();
71

72
    iic_send_byte(reg);     /* 发送待读取寄存器地址 */
73
    iic_wait_ack();
74

75
    iic_start();            /* 准备开始读取，重新启动IIC以切换模式 */
76
    iic_send_byte(AP3216C_ADDR | 0x01);     /* 发送设备地址，最低位为1，读命令*/
77
    iic_wait_ack();
78
    result = iic_read_byte(0);              /* 读取一个字节，读完后发送NACK，表示读取结束 */
79
    iic_stop();
80

81
    return result;      /* 返回读取结果 */
82
}
83

84
/**
85
* @brief 读取 AP3216C 的数据
86
* @note 读取原始数据，包括 ALS,PS 和 IR
87
* 如果同时打开 ALS,IR+PS 的话两次数据读取的时间间隔要大于 112.5ms
88
* @param ir : IR 传感器值
89
* @param ps : PS 传感器值
90
* @param als : ALS 传感器值
91
* @retval 无
92
*/
93
void ap3216c_read_data(uint16_t *ir, uint16_t *ps, uint16_t *als)
94
{
95
    uint8_t rx_buf[6];      /* 读取缓冲区 */
96
    uint8_t i;
97

98
    for (i = 0; i < 6; i++) /* 循环6次以读取6个寄存器的值 */
99
    {
100
        rx_buf[i] = ap3216c_read_one_byte(0x0A + i);
101
    }
102

103
    /* 提取IR传感器值 */
104
    if (rx_buf[0] & 0x80)   /* 判断IR第7位是否为1 */
105
    {
106
        *ir = 0;            /* 第7位若为1则IR数据无效 */
107
    }
108
    else
109
    {
110
        /* rx_buf[1] << 2：0x0B（IR高位）数据左移2位，给低位数据留出空余*/
111
        /* rx_buf[0] & 0x03：提取0x0A（IR低位）数据的第0位和第1位，也就是IR的最低2位*/
112
        /* 二者进行或运算得到IR的最终值 */
113
        *ir = ((uint16_t)rx_buf[1] << 2) | (rx_buf[0] & 0x03);
114
    }
115

116
    /* 提取ALS传感器值 */
117
    *als = rx_buf[2] | ((uint16_t)rx_buf[3] << 8);
118

119
    /* 提取PS传感器值 */
120
    if (rx_buf[4] & 0x40)   /* 判断0x0E第6位是否为1*/
121
    {
122
        *ps = 0;            /* PS数据无效 */
123
    }
124
    else
125
    {
126
        /* (rx_buf[4] & 0x0F)：取0x0E的3:0位，也就是PS的低4位 */
127
        /* ((uint16_t)(rx_buf[5] & 0x3F) << 4):取0x0F的5:0位然后左移4位，给低4位留位置 */
128
        /* 二者进行或运算得到PS的最终值 */
129
        *ps = ((uint16_t)(rx_buf[5] & 0x3F) << 4) | (rx_buf[4] & 0x0F);
130
    }
131
}

main.c#

1
  /* USER CODE BEGIN 2 */
2
  while (ap3216c_init())    /* AP3216C初始化失败 */
3
  {
4
    uint8_t txbuf[] = "ap3216c init failed!\n";
5
    HAL_UART_Transmit_IT(&huart1, txbuf, sizeof(txbuf));
6
    led_red(1);
7
  }
8
  /* USER CODE END 2 */

1
while (1)
2
  {
3
    /* USER CODE END WHILE */
4
    ap3216c_read_data(&ir, &ps, &als);
5

6
    uint8_t txbuf[23];
7

8
    sprintf(txbuf, "ir:%d, ps:%d, als:%d\r\n", ir, ps, als);
9
    HAL_UART_Transmit_IT(&huart1, (uint8_t *)txbuf, sizeof(txbuf));
10

11
    led_green_toggle();
12
    delay_ms(120);    /* 延时120ms以保证AP3216C采样正确 */
13
    /* USER CODE BEGIN 3 */
14

15
  }