傳感器
　　在第 1 部分中，我們討論了如何使用 DAC 和一些負(fù)反饋來精確控制紅色、綠色和藍(lán)色 LED 的強(qiáng)度。現(xiàn)在，我們可以使用 RGB LED 模塊作為單像素顯示器，即通過操縱紅、綠和藍(lán)光的混合，我們可以產(chǎn)生多種顏色?！　∥覀兿胍褂眠@個 LED 模塊來復(fù)制照亮 RGB 傳感器的光的顏色。正如第一篇文章中提到的，我們使用的是羅姆公司生產(chǎn)的BH1745NUC顏色傳感器IC（以下簡稱BH1745）。這實際上是一個相當(dāng)令人印象深刻的設(shè)備。該封裝很?。s 2 毫米 × 2 毫米），這就是我們在該項目中使用定制設(shè)計 PCB 的原因之一（也許您可以將跳線焊接到 8 個微小的 0.5 毫米間距焊盤上，但我做不到） t）。盡管尺寸很小，但該部件卻具有廣泛的功能，并且只需要很少的外部組件。這是數(shù)據(jù)表中的“典型應(yīng)用電路”：

　　光學(xué)濾波器、四個光電二極管、四個獨(dú)立的 16 位 ADC（具有所需的任何信號調(diào)節(jié)電路）、一個 I2C 接口以及一些中斷邏輯（可用于在紅色、綠色、藍(lán)色或透明測量值超出范圍時向微控制器發(fā)出警報）或低于可定制的閾值——我想說，對于如此微小且便宜的東西來說，這非常好（Digi-Key 的單個裝置為 1.61 美元）。　　這是原理圖的相關(guān)部分：

　　收集數(shù)據(jù)
　　BH1745 的數(shù)字部分包括一組 21 個 8 位寄存器。微控制器和 BH1745 之間的所有交互（除了我們在本項目中不使用的中斷功能）都是通過標(biāo)準(zhǔn) I2C 事務(wù)寫入或讀取這些寄存器來完成的。有關(guān) I2C 協(xié)議的大量一般信息和實用指南，請參閱“支持信息”下列出的文章。在這里，我們將重點(diǎn)關(guān)注 BH1745 的具體實現(xiàn)細(xì)節(jié)。
　　從 BH1745 控制和檢索數(shù)據(jù)需要三種類型的 I2C 事務(wù)：寫入、先寫后讀和讀取?！　懭耄哼@些事務(wù)用于將數(shù)據(jù)加載到 BH1745 的寄存器組中。從機(jī)地址加 R/nW 字節(jié)之后的第一個字節(jié)指定寄存器地址，然后接下來的字節(jié)是要加載到寄存器中的數(shù)據(jù)。

　　先寫后讀：如果您熟悉 I2C 協(xié)議，您就會知道主設(shè)備無法在一次事務(wù)中寫入和讀取數(shù)據(jù)。每個事務(wù)都被定義為讀取或?qū)懭?。因此，我們不能使用單個事務(wù)來指示寄存器地址，然后從該寄存器讀回數(shù)據(jù)。解決方案是兩個單獨(dú)的事務(wù) - 首先我們將數(shù)據(jù)寫入 BH1745 以告訴它我們要讀取哪個寄存器，然后我們執(zhí)行一個讀取事務(wù)以從指定寄存器檢索數(shù)據(jù)。這個過程中的第一個事務(wù)就是我所說的先寫后讀事務(wù)?！　∽x?。哼@些事務(wù)允許主機(jī)從先寫后讀事務(wù)中傳輸?shù)娜魏渭拇嫫鞯刂纷x取數(shù)據(jù)。

　　正如您所看到的，讀事務(wù)并不限于一個指定的寄存器地址。如果繼續(xù)從 BH1745 讀取字節(jié)，它將自動遞增寄存器地址并從新寄存器發(fā)送數(shù)據(jù)。實際上，您可以對寫入事務(wù)執(zhí)行相同的操作：

　　我通常避免使用自動遞增功能，因為我重視保持簡單的原則，這在這里特別重要，因為 BH1745 的寄存器不是連續(xù)排列的（即，無效的寄存器地址混合在有效的寄存器地址中）。然而，我在讀取 RGBC 數(shù)據(jù)時確實利用了這個功能——所有 8 個字節(jié)都是連續(xù)的（從地址 0x50 開始），并且使用 16 個單獨(dú)的單字節(jié)事務(wù)（8 個 write-before-）頻繁收集 RGBC 數(shù)據(jù)的效率會非常低。讀取和 8 次讀?。?。
　　另請注意，先寫后讀和讀事務(wù)可以通過重復(fù)啟動條件（如上圖所示）來實現(xiàn)，而不是先停止條件后跟啟動條件。如果 I2C 總線上有多個主控器，這將是更好的選擇（有關(guān)更多信息，請參閱I2C 總線：固件實現(xiàn)詳細(xì)信息中的“無停止啟動”部分）。不過，在這個項目中，我們只有一個主控，因此我們將再次引用保持簡單的原則并使用典型的先停后啟動的方法。
　　處理數(shù)據(jù)　　RGBC 數(shù)據(jù)以四個 16 位字形式從 BH1745 到達(dá)，如下所示：

　　我們可以忽略這個項目的明確數(shù)據(jù)；我們需要做的就是將 R、G 和 B 字轉(zhuǎn)換為 8 位值，我們可以用它來控制 R、G 和 B LED 的強(qiáng)度。首先要認(rèn)識到的是，BH1745 中的三個顏色檢測器的靈敏度并不相同：
　　從該圖中我們可以看到，當(dāng) G 為 1 時，R 約為 0.72，B 約為 0.56。因此，我們需要將 R 和 B 值乘以適當(dāng)?shù)男Ｕ蜃樱?br>　　\[CF_R=\frac{1}{0.72}=1.39,\ \ \ CF_B=\frac{1}{0.56}=1.79\]　　現(xiàn)在我們需要以強(qiáng)調(diào)入射光顏色特征的方式修改數(shù)據(jù)。我們的目標(biāo)是“測量”顏色，無論照射光電探測器的光的總體強(qiáng)度如何。

因此，我們需要以標(biāo)準(zhǔn)化測量絕對值同時保留相對值的方式縮放 RGB 值，換句話說，我們在保持入射光中紅、綠、藍(lán)比例的同時最大化整體強(qiáng)度。為了實現(xiàn)這一點(diǎn)，我們將三個測量值中的最高值乘以將該最高測量值增加到最大值的任何因子，然后將其他兩個測量值乘以相同的因子。