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Quark D2000 I2C Interfacing：添加颜色传感器和异步模式

2017年1月13日通过Raymond Genovese.

使用Quark D2000开发板上的I2C接口颜色传感器，熟悉异步模式的使用。

我们在Quark D2000开发板上使用I2C完成了我们的项目，添加了颜色传感器和对象颜色标识符程序。最后，我们使用异步模式I2C重新求解接口BH1750FVI环境光传感器。

在继续本文之前，请考虑通过第一个文章进行阅读：Quark D2000 I2C接口：添加光传感器和LCD

请参考下面的参考链接:

可以通过单击下面的链接栏来下载文章中所有程序的软件文件：

d2000_part_3p2_code.zip.zip.

添加颜色传感器

颜色传感器已经存在一段时间，我想尝试构建颜色标识符的手。也就是说，我想构建一个电路和程序，可以识别对象的颜色并在LCD屏幕上显示该颜色。

我选择了植物色彩传感器从阿布鲁特。下面说明的模块基于TCS34725颜色传感器芯片并包括I2C接口。

植物色彩传感器

Flora颜色传感器（左面板）和连接连接（右图）

传感器具有红外滤波器，该模块在船上具有白色照明LED，用于对象照明。该模块适用于可穿戴设备，它们也有一个选择模块这是更友好的面包板，让你控制照明LED。

与D2000的模块连接很简单，并在上面的图右侧示出。从模块的说明原理图它已经在I2C线路上包括10K上拉电阻，因此您应该在LCD显示屏上排除上拉电阻，如上所述。

在进一步之前，我想强调传感颜色的复杂性。这不是一个简单的事情，有些背景阅读是有序的。我特别建议来自芯片制造商的两个应用笔记：使用TAOS TCS3414CS数字颜色传感器计算色温和照度和使用AMS颜色传感器的LUX和CCT计算。

您可能还想查看主题上的两个项目：感受彩虹:感应颜色与Arduino和通过RGB LED模块设计具有测量的颜色传感器。

此外，这里有一个有趣的纸质详细说明机器人颜色分拣应用。简单的搜索将更加参考材料。

颜色识别方法

如下所示（左侧）是色度图。

原始色度图（左）提供AMS.(点击放大）。

简单地说，这个图是一个颜色空间的x y图。从这个图中，我们可以映射特定的颜色(即一组颜色的名称)。图的右边是我对这幅地图的再现。不可否认，它是粗糙的，我的意图只是提供一个可行的近似，有一些经验的有效性。

然而，TCS34725不直接向我们提供色度坐标（X，Y）。相反，我们必须基本上读取与红色，绿色，蓝色和清晰的光照二极管传感器相关联的ADC的输出。然后，我们可以从这些值生成x和y色度坐标。

附带的程序CS_TCS34725A.c将读取模块并在LCD屏幕上显示R，G，B，C传感器值，并显示X和Y色度值。该程序需要如前所述的LCD库。

在这些代码线中给出了计算的核心：

x =（-0.14282 * redc）+（1.54924 * greenc）+（-0.95641 * bluec）;Y =（-0.32466 * REDC）+（1.57837 * Greenc）+（-0.73191 * bluec）;Z =（-0.68202 * REDC）+（0.77073 * Greenc）+（0.56332 * Bluec）;xcc = x /（x + y + z）;YCC = Y /（X + Y + Z）;

与每个光电二极管传感器的光谱响应分布相关的常数，直接来自先前引用的制造商应用笔记。尽管这些值基于TCS3414CS芯片，但是由于光电二极管的光谱响应度相似，因此它们也适用于TCS34725。

该程序可用于测试模块，调整增益和其他参数（参见数据表），并熟悉使用模块的工作。

颜色标识符

一旦我们有了色度坐标和标识颜色名称的映射，我们就可以生成一个查找表来将坐标映射到颜色名称。

附带的程序CS_Color_Namer.c将这些过程连接在一起，并尝试识别符合Flora颜色传感器的物体的颜色，然后在LCD上打印对象的颜色。

下面的视频演示了Action中的颜色标识符。请注意，我在传感器周围放置了一个黑色纸管，以防止模块的车载LED，这是非常明亮的，从压倒视频捕获。

我对这种有些粗糙的应用的准确性印象深刻，尽管找到一些可能会被错误识别的物体并不太难。如果任务仅仅是区分一些不同颜色的物体(例如，它是一个橙子还是一个香蕉?)，那么这个方法很可能会被调整得非常精确——当然，这取决于物体之间的差异程度。

异步I2C通信

在结束之前，我必须补充一点，到目前为止，所有的I2C通信示例，包括第1部分中的Arduino示例，都使用了阻塞调用。也就是说，当执行对qm_i2c_master_write()的调用时，控制不会返回给调用函数，直到执行(即I2C传输)完成。

被调用的函数“阻塞”调用函数，直到被调用的函数完成。这种操作方式也称为同步。在许多情况下，阻塞调用绝对没有错。但是，如果您的代码正在等待传输完成，而在传输进行时，它可能正在做其他重要的事情，那么它们的效率可能会很低。

然而，D2000软件系统还具有异步I2C操作模式，其中进行了非阻塞呼叫。在这种情况下，调用启动传输，然后返回调用功能而不等待传输完成。

回想一下，在本项目的第1部分中，我们接口了一个BH1750环境光传感器。所包含的程序BH1750irq.c在功能上等同于前面第1部分中描述的BH1750.c，但这里我们使用的是非阻塞调用。传输是通过系统级的中断来处理的，这就是为什么您会看到一行qm_irq_request(QM_IRQ_I2C_0, qm_i2c_0_isr)，它在使用这种模式之前为I2C“注册”中断服务。下面的代码片段说明了一些初始化的不同:

/ * I2C Asynch传输结构* /静态QM_I2C_TRANSFER_T IRQ_WRITE_XFER;静态qm_i2c_transfer_t irq_read_xfer;/ * I2C asynch结构vars * /静态uint8_t id_write = 0;静态UINT8_T ID_READ = 1;/ *回调函数* /静态void i2c_cb（void * data，int rc，qm_i2c_status_t状态，uint32_t len）;/ *调用回来将此变量设置为true * / volatile bool i2cirq_complete = false;

全局变量部分的第一个区别是，我们定义了异步传输的两个结构。我们还声明了一个回调函数i2c_cb()。当I2C传输完成后，系统软件将调用此功能。

要检测传输请求完成后，我们将使用布尔变量I2CIRQ_COMPLETE。它被声明为易失性，因为它可以由多个线程操纵，该线程包括将执行回调函数的中断服务例程。

我们的程序将变量设置为“FALSE”，回调将其设置为“TRUE”，告诉我们转移已完成。此外，回调函数可以访问变量（ID_WRITE或ID_READ），因为在I2C传输请求中传递变量的地址。如果需要，该变量可以在回调函数中启用额外的处理。

下面的代码片段说明了基本的异步I2C读取请求。

irq_read_xfer.tx =零;irq_read_xfer.tx_len = 0;irq_read_xfer.callback = i2c_cb;irq_read_xfer.callback_data = &id_read;irq_read_xfer.rx = BHlxdata;irq_read_xfer.rx_len = BYTES2READ;irq_read_xfer.stop = true;i2cirq_complete = false;如果(qm_i2c_master_irq_transfer (QM_I2C_0 &irq_read_xfer BH1750addr)){返回(errno);} /*等待I2C完成，如果没有完成*/ while(! i2cirq_complete);

首先，我们填写转移结构。.tx和.tx_length元素分别为null和0，因为这是读取的。.callback元素设置为回调函数。.rx元素指向我们的读缓冲区，.rx_length元素包含我们想要读取的字节数。最后，.stop元素设置为true，在读取的末尾发送停止位。然后我们设置i2cirq_complete = false，并通过调用函数qm_i2c_master_irq_transfer（qm_i2c_0，＆irq_read_xfer，bh1750addr）请求传输。

控制将传递到下一行而无需等待传输完成，说明了异步操作模式的优点。也就是说，当传输发生时，程序可以继续执行更多的代码。然而，在这个例子中，我们没有其他事情要做，所以我们只是通过检查i2cirq_complete的值来等待传输完成。

您可以通过程序代码来查看类似方法以执行I2C写入请求，并且还可以请求读取，然后用相同的请求写入。

同样，系统文件检查，QM_I2C.H和QM_I2C.c将提供一些文档以及在提供的系统工作室软件中的示例项目的检查，\ INTESWTOOLS \ ISSM_2016.1.067 \固件\ BSP \ 1.1 \示例\ I2C，它利用同步和异步操作模式，以及DMA异步模式（我尚未讨论过的）。

结束思想

在我看来，夸克D2000开发板继续留下深刻印象。I2C功能似乎是非常好的开发，提供高速通信和几种操作模式。系统工作室中的源代码的可用性特别有利。在一起，它的低价和大量的力量说服我，这是未来项目的一个非常好的候选人。

为自己提供这个项目！BOM。