STM32读取BH1750光照强度数据打印到串口

文章介绍了BH1750是一种数字式环境光强度传感器，常用于自动照明控制等应用。它使用I2C接口与嵌入式系统如STM32进行通信。提供的代码示例展示了如何使用STM32F103C8T6微控制器通过HAL库读取BH1750的光照强度数据并打印到串口。

【1】BH1750是什么？

BH1750是一种数字式环境光强度传感器（Digital Light Sensor），也称为其他名称，例如GY-302传感器、BH1750FVI传感器等。它的工作原理是通过收集光线照射到传感器上的量来测量环境亮度。

使用I2C（Inter-Integrated Circuit）接口，BH1750可以轻松地接入到各种嵌入式系统中，并提供实时的环境光强度数据。其度量范围是1-65535 lux，测量精度可以达到每个范围16位，使其成为许多应用中的理想选择。例如，自动照明控制、日光灯节能控制、智能家居、汽车照明系统和摄影中的曝光控制等等。

BH1750还有一些其他优点。例如，其本身具有非常低的功率消耗（例如小于1μA），这意味着它可以轻松地集成在嵌入式系统中，并且非常适用于电池供电的系统。并且它是一种数字式光强度传感器，相比于模拟式光强度传感器，它的抗干扰性能更好，并且可以一次完成多种测量，例如高分辨率的光强测量、低光强测量等。

【2】什么是IIC协议？

IIC（Inter-Integrated Circuit）协议也称为I2C协议，是一种串行通信协议，由Philips公司（现在的NXP公司）于1980年代初期开发。它是一种双向、两线式的串行通信协议，通常被用于板间通信以及嵌入式系统中的设备之间的通信。

IIC协议由两根线构成：数据线（SDA）和时钟线（SCL）。SDA线负责传输数据，而SCL线则负责传输时钟信号。在IIC总线上，多个设备可以连接到同一根时钟线和数据线上，通过设置每个设备的唯一地址来进行通信。IIC协议支持多主机和多从机的通信，也支持多种通信速率（通常为100kHz或400kHz）。

IIC协议是一种简单易用的通信协议，因此被广泛应用于各种嵌入式系统和电子设备中，例如SMBus、PMbus、I2C EEPROM、I2C LCD、I2C ADC、I2C DAC、I2C RTC等等。

【2】STM32读取BH1750数据

下面是使用标准库函数STM32F103C8T6读取BH1750光照强度数据并打印到串口的代码：

#include "main.h"
#include "stm32f1xx_hal.h"
#include "stdio.h"

#define BH1750_ADDRESS 0x23 //BH1750地址

I2C_HandleTypeDef hi2c1;  //IIC外设句柄

void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_USART1_UART_Init(void);
static void MX_I2C1_Init(void);

int main(void)
{
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();
  MX_GPIO_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  MX_I2C1_Init();

  uint8_t buf[2];
  uint16_t value = 0;

  //初始化BH1750
  buf[0] = 0x01; //使用高分辨率模式
  HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, BH1750_ADDRESS << 1, buf, 1, 100);
  HAL_Delay(100);

  while (1)
  {
    //读取光照强度数据
    buf[0] = 0x00; //高8位
    HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, BH1750_ADDRESS << 1, buf, 1, 100);
    HAL_I2C_Master_Receive(&hi2c1, BH1750_ADDRESS << 1, buf, 2, 100);

    value = (buf[0] << 8) | buf[1];
    value = value/1.2; //单位转换，参考BH1750手册
    printf("Light intensity: %d lux\n", value);
    
    HAL_Delay(1000);
  }
}

void SystemClock_Config(void) 
{
	RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
	RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
	RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI;
	RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
	RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = RCC_HSICALIBRATION_DEFAULT;
	RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_NONE;
	if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK) 
	{
		Error_Handler();
	}
	RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC
	static void MX_GPIO_Init(void) 
	{
		GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
		__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
		/*Configure GPIO pin Output Level */
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_RESET);
		/*Configure GPIO pin : PA1 */
		GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_1;
		GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
		GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
		HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
	}
	static void MX_I2C1_Init(void) 
	{
		hi2c1.Instance = I2C1;
		hi2c1.Init.ClockSpeed = 100000;
		hi2c1.Init.DutyCycle = I2C_DUTYCYCLE_2;
		hi2c1.Init.OwnAddress1 = 0;
		hi2c1.Init.AddressingMode = I2C_ADDRESSINGMODE_7BIT;
		hi2c1.Init.DualAddressMode = I2C_DUALADDRESS_DISABLE;
		hi2c1.Init.OwnAddress2 = 0;
		hi2c1.Init.GeneralCallMode = I2C_GENERALCALL_DISABLE;
		hi2c1.Init.NoStretchMode = I2C_NOSTRETCH_DISABLE;
		if (HAL_I2C_Init(&hi2c1) != HAL_OK) 
		{
			Error_Handler();
		}
	}
	void MX_USART1_UART_Init(void) 
	{
		huart1.Instance = USART1;
		huart1.Init.BaudRate = 115200;
		huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
		huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
		huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
		huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
		huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
		huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
		if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK) 
		{
			Error_Handler();
		}
	}
	void Error_Handler(void) 
	{
		__disable_irq();
		while (1) 
		{
		}
	}

在代码中，使用HAL库函数初始化了I2C接口和USART串口，同时使用了STM32提供的延时库函数HAL_Delay()。在主函数中，首先定义了一个缓冲区buf[2]和一个变量value，缓冲区buf[2]用于存储从BH1750读取的光照强度数据。变量value用于存储经过单位转换后的光照强度值。

接着，使用HAL_I2C_Master_Transmit()函数向BH1750传输一个命令，以初始化BH1750。在这里，将BH1750设置为使用高分辨率模式，以获得更高的测量精度。紧接着，使用HAL_Delay()函数延时100毫秒，以确保BH1750设备初始化成功。

然后，在while循环中，使用HAL_I2C_Master_Transmit()和HAL_I2C_Master_Receive()函数从BH1750读取光照强度数据。读取的光照强度值存储在缓冲区buf[2]中，并进行了单位转换，最后通过printf()函数打印到串口。

在此示例中，使用了printf()函数将光照强度值打印到串口，因此需要在调试器中打开串口窗口才能看到打印的数据。

为了使代码正常工作，应在stm32f1xx_hal_conf.h头文件中将USE_HAL_DRIVER宏定义设置为1。