|
第二十八章 内部温度传感器实验
本章，我们将介绍ESP32-S3的内部温度传感器并使用它来读取温度值，然后在LCD模块上显示出来。本章分为如下几个小节： 28.1 IIC简介 28.2 硬件设计 28.3 程序设计 28.4 下载验证
28.1 内部温度传感器简介 温度传感器生成一个随温度变化的电压。内部ADC将传感器电压转化为一个数字量。温度传感器的测量范围为–20 °C 到110 °C。温度传感器适用于监测芯片内部温度的变化，该温度值会随着微控制器时钟频率或IO负载的变化而变化。一般来讲，芯片内部温度会高于外部温度。ESP32-S3温度传感器相关内容，请看《esp32-s3_technical_reference_manual_cn.pdf》技术手册39.4章节。 温度传感器的输出值需要使用转换公式转换成实际的温度值 (°C)。转换公式如下： T(°C) = 0.4386 * VALUE –27.88 * offset –20.52 其中 VALUE 即温度传感器的输出值，offset 由温度偏移决定。温度传感器在不同的实际使用环境（测量温度范围）下，温度偏移不同，见下表所示。 表28.1.1 温度传感器的温度偏移 28.2 硬件设计 28.2.1 例程功能 本章实验功能简介：通过ADC的通道读取ESP32-S3内部温度传感器的电压值，并将其转换为温度值，显示在SPILCD屏上。 28.2.2 硬件资源 1. XL9555 IIC_SDA-IO41 IIC_SCL-IO42 2. SPILCD CS-IO21 SCK-IO12 SDA-IO11 DC-IO40（在P5端口，使用跳线帽将IO_SET和LCD_DC相连） PWR- IO1_3（XL9555） RST- IO1_2（XL9555） 3. 内部温度传感器 28.2.3 原理图 本章实验使用的ADC为ESP32-S3的片上资源，因此并没有相应的连接原理图。 28.3 程序设计 28.3.1 程序流程图 程序流程图能帮助我们更好的理解一个工程的功能和实现的过程，对学习和设计工程有很好的主导作用。下面看看本实验的程序流程图： 图28.3.1.1 温度传感器实验程序流程图 28.3.2 内部温度传感器函数解析 ESP-IDF提供了一套API来配置温度传感器。要使用此功能，需要导入必要的头文件： #include "driver/temperature_sensor.h" 接下来，作者将介绍一些常用的ESP32-S3中的温度传感器函数，这些函数的描述及其作用如下： 1，设置测试温度的最大与最小值 该函数用于配置测试温度的大小范围，其函数原型如下： esp_err_t temperature_sensor_install(const temperature_sensor_config_t *tsens_config, temperature_sensor_handle_t *ret_tsens); 该函数的形参描述，如下表所示： 表28.3.2.1 函数temperature_sensor_install()形参描述 该函数的返回值描述，如下表所示： 表28.3.2.2 函数temperature_sensor_install()返回值描述 该函数使用temperature_sensor_config_t类型的结构体变量传入，该结构体的定义如下： | | | temperature_sensor_config_t | | | | |
表28.3.2.3 temperature_sensor_config_t结构体参数值描述 2，使能温度传感器 该函数用于使能温度传感器，其函数原型如下： esp_err_t temperature_sensor_enable(temperature_sensor_handle_t tsens); 该函数的形参描述，如下表所示： | | | 由temperature_sensor_install()创建的句柄 |
表28.3.2.3 函数temperature_sensor_enable ()形参描述 该函数的返回值描述，如下表所示： 表28.3.2.4 函数temperature_sensor_enable ()返回值描述 3，获取传输的传感器数据 该函数用于获取传输的传感器数据，其函数原型如下： esp_err_t temperature_sensor_get_celsius(temperature_sensor_handle_t tsens, float *out_celsius); 该函数的形参描述，如下表所示： | | | 由temperature_sensor_install()创建的句柄 | | |
表28.3.2.5 函数temperature_sensor_get_celsius ()形参描述 该函数的返回值描述，如下表所示： 表28.3.2.6 函数temperature_sensor_get_celsius ()返回值描述 4，失能温度传感器 该函数用于获取传输的传感器数据，其函数原型如下： esp_err_t temperature_sensor_disable(temperature_sensor_handle_t tsens); 该函数的形参描述，如下表所示： | | | 由temperature_sensor_install()创建的句柄 |
表28.3.2.7 函数temperature_sensor_disable ()形参描述 该函数的返回值描述，如下表所示： 表28.3.2.8 函数temperature_sensor_disable ()返回值描述 28.3.3 内部温度传感器驱动解析 在IDF版18_internal_Temperature例程中，作者在18_internal_Temperature\components\BSP路径下新增了一个SENSOR文件夹，分别用于存放sensor.c、sensor.h这两个文件。其中，sensor.h文件负责声明温度传感器相关的函数和变量，而sensor.c文件则实现了温度传感器的驱动代码。下面，我们将详细解析这两个文件的实现内容。 1，sensor.h文件 /* 参数定义 */ #define SENSOR_RANGE_MIN 20 /* 要测试温度的最小值 */ #define SENSOR_RANGE_MAX 50 /* 要测试温度的最大值 */ 2，sensor.c文件 在上述sensor.h文件中我们通过宏定义的方式定义了待测试温度的最大与最小值，该值在不超过理论值的基础上，开发者可以自行定义。 esp_err_t rev_flag; temperature_sensor_handle_t temp_handle = NULL; /* 温度传感器句柄 */ /** * @param 无 * @retval 无 */ void temperature_sensor_init(void) { temperature_sensor_config_t temp_sensor; temp_sensor.range_min = SENSOR_RANGE_MIN; /* 要测试温度的最小值 */ temp_sensor.range_max = SENSOR_RANGE_MAX; /* 要测试温度的最大值 */ rev_flag |= temperature_sensor_install(&temp_sensor, &temp_handle); ESP_ERROR_CHECK(rev_flag); } /** * @brief 获取内部温度传感器温度值 * @param 无 * @retval 返回内部温度值 */ short sensor_get_temperature(void) { float temp; /* 启用温度传感器 */ rev_flag |= temperature_sensor_enable(temp_handle); /* 获取传输的传感器数据 */ rev_flag |= temperature_sensor_get_celsius(temp_handle, &temp); /* 温度传感器使用完毕后，禁用温度传感器，节约功耗 */ rev_flag |= temperature_sensor_disable(temp_handle); ESP_ERROR_CHECK(rev_flag); return temp; } 初始化内部温度传感器后，再将温度传感器使能以获取传感器数据，最终以返回值的形式将数据返回到数据处理的函数。 28.3.4 CMakeLists.txt文件 打开本实验BSP下的CMakeLists.txt文件，其内容如下所示： set(src_dirs IIC LCD LED SENSOR SPI XL9555) set(include_dirs IIC LCD LED SENSOR SPI XL9555) set(requires driver) idf_component_register(SRC_DIRS ${src_dirs} INCLUDE_DIRS ${include_dirs} REQUIRES ${requires}) component_compile_options(-ffast-math -O3 -Wno-error=format=-Wno-format) 上述的红色SENSOR驱动需要由开发者自行添加，以确保温度传感器驱动能够顺利集成到构建系统中。这一步骤是必不可少的，它确保了温度传感器驱动的正确性和可用性，为后续的开发工作提供了坚实的基础。 28.3.5 实验应用代码 打开main/main.c文件，该文件定义了工程入口函数，名为app_main。该函数代码如下。 i2c_obj_t i2c0_master; /** * @brief 程序入口 * @param 无 * @retval 无 */ void app_main(void) { int16_t temp; esp_err_t ret; /* 初始化NVS */ ret = nvs_flash_init(); if (ret == ESP_ERR_NVS_NO_FREE_PAGES ||ret == ESP_ERR_NVS_NEW_VERSION_FOUND) { ESP_ERROR_CHECK(nvs_flash_erase()); ret = nvs_flash_init(); } /* 初始化LED */ led_init(); /* 初始化IIC0 */ i2c0_master = iic_init(I2C_NUM_0); /* 初始化SPI2 */ spi2_init(); /* 初始化XL9555 */ xl9555_init(i2c0_master); /* 初始化LCD */ lcd_init(); /* 初始化内部温度传感器 */ temperature_sensor_init(); lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, "ESP32", RED); lcd_show_string(30, 70, 200, 16, 16, "Temperature TEST", RED); lcd_show_string(30, 90, 200, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED); lcd_show_string(30, 120, 200, 16, 16, "TEMPERATE: 00.00C", BLUE); while(1) { /* 得到温度值 */ temp = sensor_get_temperature(); if (temp < 0) { temp = -temp; /* 显示符号 */ lcd_show_string(30 + 10 * 8, 120, 16, 16, 16, "-", BLUE); } else { /* 无符号 */ lcd_show_string(30 + 10 * 8, 120, 16, 16, 16, " ", BLUE); } /* 显示整数部分 */ lcd_show_xnum(30 + 11 * 8, 120, temp, 2, 16, 0, BLUE); /* 显示小数部分 */ lcd_show_xnum(30 + 14 * 8, 120, temp * 100 % 100, 2, 16, 0x80, BLUE); /* LED闪烁,提示程序运行 */ LED_TOGGLE(); vTaskDelay(250); } } main函数代码比较简单，主要是通过sensor_get_temperature()函数读取ESP32-S3内部温度值，最后在SPILCD上显示。 28.4 下载验证 将程序下载到开发板后，LCD显示的内容如下图所示： 图28.5.1 内部温度传感器实验测试图 大家可以看看你的温度值与实际是否相符合（因为芯片会发热，所以一般会比实际温度偏高）？
| 
IP归属地
雷达卡
发表于 
提帖卡
置顶卡
锁帖卡
解锁卡
显目卡
千斤顶
