傳感器APDS9930為具有兩種傳感功能的芯片，一方面能夠反映周?chē)h(huán)境的亮度，另一方面能根據(jù)紅外測(cè)距的原理能夠感應(yīng)物體的靠近。其廣泛應(yīng)用于手機(jī)，幫助手機(jī)做到根據(jù)環(huán)境光照強(qiáng)度調(diào)節(jié)屏幕背光亮度以及接聽(tīng)電話自動(dòng)鎖屏等功能。
APDS9930封裝有8個(gè)腳，電和地各一個(gè)腳，I2C通信一個(gè)數(shù)據(jù)腳一個(gè)時(shí)鐘腳，還有一個(gè)中斷腳，可以根據(jù)用戶(hù)設(shè)置的光照強(qiáng)度或者接近閾值來(lái)觸發(fā)中斷，還有腳LEDA和LEDK分別為芯片內(nèi)部紅外發(fā)光二極管的陽(yáng)極和陰極，陰極一般直接連接芯片的最后一個(gè)腳：LDR。這個(gè)腳會(huì)根據(jù)用戶(hù)的設(shè)置來(lái)產(chǎn)生不同頻率的驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管。
使用這個(gè)芯片獲取環(huán)境光照強(qiáng)度手冊(cè)說(shuō)的比較清楚了，我們就簡(jiǎn)單說(shuō)一下接近傳感這一部分，芯片使用I2C與MCU通信，我這邊的實(shí)現(xiàn)考慮移植性以及功能需求，決定采用IO口模擬的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)與傳感器通信。NXP 半導(dǎo)體（原 Philips半導(dǎo)體）于 30 多年前發(fā)明了一種簡(jiǎn)單的雙向二線制串行通信總線，這個(gè)總線被稱(chēng)為現(xiàn)在被稱(chēng)為I2C 總線。關(guān)于I2C總線的詳細(xì)介紹詳見(jiàn)https://www.nxp.com/docs/en/user-guide/UM10204.pdf？fsrch=1&sr=1&pageNum=1。
I2C通信舉個(gè)配置 APDS9930的例子簡(jiǎn)單說(shuō)明。首先控制SLC和SDA發(fā)送I2C開(kāi)始標(biāo)志，然后發(fā)送從機(jī)地址（0x39）以及寫(xiě)入標(biāo)志，然后等待一個(gè)數(shù)據(jù)位的ACK。然后發(fā)送8位數(shù)據(jù)COMMAND.這8位數(shù)據(jù)表明寫(xiě)入的寄存器地址以及操作方式（自增地址模式等），等待ack。然后發(fā)送要寫(xiě)入的8位數(shù)據(jù)以及等待ack，最后發(fā)送結(jié)束標(biāo)志。
我們需要用I2C總線，去配置寄存器Enable Register，使能接近傳感功能，Proximity Time Control Register寄存器以及Wait Time Register，配置積分轉(zhuǎn)換時(shí)間以及狀態(tài)機(jī)輪轉(zhuǎn)等待時(shí)間，以及Proximity Pulse Count Register和Control Register寄存器，配置紅外二極管的驅(qū)動(dòng)脈沖數(shù)及電流等。下面列出跟接近傳感功能相關(guān)的參數(shù)的意義。
PTIME：接近傳感器ADC的積分轉(zhuǎn)化時(shí)間，以2.73為一個(gè)單位時(shí)間。他決定了AD輸出的最大Count值，雖然固定積分時(shí)間越高，在有效量程的基礎(chǔ)上分辨率會(huì)有所提高，但是鑒于其會(huì)提升累計(jì)誤差的副作用，建議還是將這個(gè)參數(shù)設(shè)置為最低的時(shí)間2.73ms，對(duì)應(yīng)的AD輸出MAX_Count為1023。它并不能使有效量程改變。
PGAIN： 傳感器ADC的積分轉(zhuǎn)化比例。他決定了AD輸出與距離之間的比例，轉(zhuǎn)化比例越大，距離的變化對(duì)AD輸出的Count值影響會(huì)越明顯紅外的有效量程的起點(diǎn)和終端都會(huì)增大，對(duì)起點(diǎn)與終點(diǎn)在別的參數(shù)為手冊(cè)推薦的時(shí)候，增大的比較明顯。有效的量程會(huì)有些許增大。但是受干擾的可能性也會(huì)變大。
PDRIVE：接近紅外LED驅(qū)動(dòng)電流大小，分為100mA到12.5mA四個(gè)檔位，推薦參數(shù)為100mA，當(dāng)調(diào)整為此參數(shù)更小的時(shí)候，有效量程的起點(diǎn)和重點(diǎn)都會(huì)明顯的縮短，并且量程會(huì)減小。在區(qū)分離傳感器極近距離的mm級(jí)別距離變化的時(shí)候用到電流值較小。
PPULSE： 在Prox Accum狀態(tài)時(shí)，驅(qū)動(dòng)接近紅外傳感的脈沖數(shù)，其對(duì)起點(diǎn)與終點(diǎn)有明顯的更改，有效的量程會(huì)有些許增大。但是受干擾的可能性也會(huì)變大。手冊(cè)做的調(diào)整這個(gè)參數(shù)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)截圖如下：
由上圖可以看出，傳感器會(huì)根據(jù)所射向物體的不同灰度有不同的表現(xiàn)。
我們的接近功能的實(shí)現(xiàn)就利用AD輸出滿(mǎn)量程的這段距離。舉個(gè)例子，如上圖的8P的配置，灰度在18%~90%之間，其AD從滿(mǎn)量程往下衰減的距離為4cm~8cm，及當(dāng)物品在4cm~8cm之間的距離時(shí)，將會(huì)從寄存器Proximity DATA Register讀出的AD值為滿(mǎn)量程，用來(lái)區(qū)分物體是否接近。