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MAX9635環(huán)境光傳感器的接口程序

時間：2012-09-19 16:29:41

關鍵字：接口程序環(huán)境光傳感器 BSP UI

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[導讀]摘要：這篇應用筆記介紹了如何合理使用MAX9635環(huán)境光傳感器的中斷輸出功能，適用于智能手機、平板電腦等便攜設備的LCD背光。利用中斷功能可以針對多個照明區(qū)間設置不同的門限值，無需重復查詢光傳感器。合理使用中斷

摘要：這篇應用筆記介紹了如何合理使用MAX9635環(huán)境光傳感器的中斷輸出功能，適用于智能手機、平板電腦等便攜設備的LCD背光。利用中斷功能可以針對多個照明區(qū)間設置不同的門限值，無需重復查詢光傳感器。合理使用中斷功能，可以將系統(tǒng)保持在低功耗休眠狀態(tài)，或用于執(zhí)行用戶定義的其它任務。中斷功能極大地提升了系統(tǒng)能效，改善了系統(tǒng)性能和用戶在不同照明條件下的體驗。本文還給出了I?C接口的C語言例程，用于中斷操作。

概述

MAX9635環(huán)境光傳感器用于檢測環(huán)境光的亮度，器件適用于眾多應用，其中包括：LCD顯示器背光調節(jié)，用于便攜產品、家電產品以及室內照明等。MAX9635具有超低功耗(工作電流僅為0.65uA)，工作電壓為1.8V (便于連接微處理器I/O口)，這些特性使其成為傳感器和加密應用中的理想選擇。背光調節(jié)和低功耗操作可有效延長電池壽命，提高照明系統(tǒng)的工作效率。

MAX9635最有價值的特性是具有一個便利的中斷輸出引腳。這個引腳可以使系統(tǒng)處于低功耗待機模式或將有限的資源用于執(zhí)行其它更重要的任務。

該應用筆記介紹了如何編程中斷輸出功能，優(yōu)化系統(tǒng)性能，并給出了幾個C語言例程。

寄存器設置

下表列出了MAX9635的寄存器以及上電復位(POR)后的狀態(tài)。

可預設的寄存器包括：配置寄存器、中斷使能和門限定時器。

配置寄存器(地址0x02)上電時設置為：CONT=0和MANUAL=0，能夠滿足絕大多數(shù)用戶的應用。這些設置通知MAX9635根據環(huán)境光的強度自動調整其靈敏度。

為了使能中斷功能，主控制器(如微控制器)，首先將中斷使能寄存器(地址0x01)置1。

主控制器然后在門限定時器寄存器(地址0x07)寫入適當?shù)难訒r，通常情況下不會更改這個設置。設置門限延時需要遵循兩個基本原則。首先，在該寄存器寫入一個不為零的數(shù)值，以避免照明條件出現(xiàn)閃變或瞬間發(fā)生變化時反復觸發(fā)中斷。當用戶的姿勢發(fā)生變化，或者是在設備移動時，都會在光傳感器上產生陰影，導致亮度發(fā)生閃變。其次，增加響應顯示器亮度調整的延時，也可以為所定義的用戶接口算法預留時間。例如，在iPad™等移動設備中，當用戶穿過一個黑暗的通道時(比如地鐵軌道)，用戶并不希望屏幕的亮度頻繁變化。

門限寄存器設置

正常操作情況下，用戶會重復設置上限門限寄存器(地址0x05)和下限門限寄存器(地址0x06)。當環(huán)境光強超出這些寄存器定義的窗口時，則觸發(fā)中斷(寄存器0x00的INTS位置1，/INT引腳拉低)。該中斷的持續(xù)時間要比門限定時寄存器(地址0x07)設置的延遲時間長。

設置門限寄存器時，主控制器必須首先從數(shù)據寄存器LUX高字節(jié)(地址0x03)和LUX低字節(jié)(地址0x04)讀取流明數(shù)值，以確定當前的工作區(qū)域。然后，由主控制器設置相應的上限門限寄存器和下限門限寄存器。

背光控制算法舉例

人眼對光亮的響應特性為對數(shù)函數(shù)，類似于人耳對聲音的響應特性。因此，需要對背光強度進行特殊設置，使其對環(huán)境光呈對數(shù)響應。在亮度較低時，背光強度隨亮度變化的幅度較大，而在高亮度環(huán)境下背光強度變化幅度較小。理想情況下，主處理器還會根據環(huán)境光強度信息調整對比度、色彩等參數(shù)，支持高級圖像處理算法。

典型的亮度控制機制可以包含五級控制門限。多數(shù)情況下，屏幕的玻璃和物理尺寸會使光傳感器測到的環(huán)境光亮度降低5%至10%，設置檢測門限時應該考慮這一因素。

下表給出了一個背光強度和上限、下限門限的設置示例。為了把門限的流明值轉換成門限計數(shù)值，簡單地用0.045除目標流明值。

隨著外部照明條件的改變調整背光強度

中斷處理

以下流程圖所示為主機微控制器處理中斷的典型流程圖。

門限值算法和環(huán)境光測量：計數(shù)值與流明值

利用計數(shù)值(而不是流明值)進行計算更為簡捷，可以省去浮點運算并可采用簡單的定點運算程序。

從上述表格中獲得所要求的門限，可以計算門限寄存器字節(jié)，以作為每個流明區(qū)域的偽碼限制。這些門限值可以簡單地從上式計算出來，與環(huán)境光計數(shù)值進行比較。

需要注意的是，如果光強非常接近所定義的流明區(qū)域的邊界，背光強度會頻繁擺動，使用戶感覺很不舒服。考慮到這一因素，可以在一個流明區(qū)域的上限與下一流明區(qū)域的下限之間建立一個重疊區(qū)，從而形成一個滯回空間，屏蔽微弱的亮度波動。必要時，可以擴大該滯回區(qū)域。

這里列舉的算法僅為背光亮度控制提供一些常規(guī)準則，實際應用中已經開發(fā)了多種背光控制算法，滿足終端用戶舒適、透明的背光需求。

　C語言例程

// begin definiTION of slave device address
#define MAX9635_WR_ADDR 0x96
#define MAX9635_RD_ADDR 0x97

// begin definition of slave regiSTer addresses for MAX9635
#define INT_STATUS  0x00
#define INT_ENABLE  0x01
#define CONFIG_REG  0x02
#define HIGH_BYTE  0x03
#define LOW_BYTE  0x04
#define THRESH_HIGH  0x05
#define THRESH_LOW  0x06
#define THRESH_TIMER  0x07
// end definition of slave addresses for MAX9635

// define some lookup tables for the upper and lower thresholds as well as the
// brightness. All tables values are taken from text of application notes
#define NUM_REGI* 5
uint8 upperThresholds[NUM_REGI*] = {0x01, 0x06, 0x29, 0x48, 0xEF};
uint8 lowerThresholds[NUM_REGI*] = {0x00, 0x01, 0x06, 0x29, 0x48};
uint8 backlightBrightness[NUM_REGI*] = {0x40, 0x73, 0xA6, 0xD9, 0xFF};

/**
Function: SetPWMDutyCycle

Arguments: uint8 dc - desired duty cycle

Returns: none

Description: sets the duty cycle of a 8-bit PWM, assuming that in this
architecture, 0x00 = 0% duty cycle 0x7F = 50% and 0xFF = 100%
**/
extern void SetPWMDutyCycle(uint8 dc);
extern void SetupMicro(void);
extern void Idle(void);

/**
Function: I2C_WriteByte

Arguments: uint8 slaveAddr - address of the slave device
uint8 regAddr - destination register in slave device
uint8 data - data to write to the register

Returns: ACK bit

Description: performs necessary functions to send one byte of data to a
specified register in a specific device on the I²C bus
**/
extern uint8 I2C_WriteByte(uint8 slaveAddr, uint8 regAddr, uint8 data);

/**
Function: I2C_ReadByte

Arguments: uint8 slaveAddr - address of the slave device
uint8 regAddr - destination register in slave device
uint8 *data - pointer data to read from the register

Returns: ACK bit

Description: performs necessary functions to get one byte of data from a
specified register in a specific device on the I²C bus
**/
extern uint8 I2C_ReadByte(uint8 slaveAddr, uint8 regAddr, uint8* data);

/**
Function: findNewThresholdsAndBrightness

Arguments: uint8 luxCounts - light counts High Byte
uint8 *highThresh - pointer to memory storing upper threshold byte
uint8 *lowThresh - pointer to memory storing lower threshold byte

Returns: none

Description: Based on what the lux reading was (in counts), this routine
   determines the current operating illumination zone. The zones
   are defined by upper and lower bounds in a lookup table. After
   knowing the operating zone, this function may set new interrupt
   thresholds and a backlight brightness. Since the interrupt only
   fires when the lux reading is outside the defined region, these
   threshold and brightness settings are not overwritten with the
   same data repeatedly.
**/
void findNewThresholdsAndBrightness(uint8 luxCounts, uint8 *highThresh,
        uint8 *lowThresh);

void main() {

uint8 *highThresholdByte; // upper and lower threshold bytes
uint8 *lowThresholdByte;
uint8 *timerByte;
uint8 max9635Interrupt = 0; // status of MAX9635 interrupt register
uint8 luxCounts; // computed as shown below

SetupMicro();   // some subroutine which initializes this CPU
*highByte = 0;
*lowByte = 0;
*highThresholdByte = 0xEF; // upper threshold counts
     // initially = POR setting (maximum possible = 0xEF)
*lowThresholdByte = 0x00; // lower threshold counts
     // initially POR setting (minimum possible = 0x00)
*timerByte = 0x14;  // initial timer delay for thresholds:
     // 0x14 * 100ms = 2 seconds

// initialize MAX9635 threshold and timer registers
I2C_WriteByte(MAX9635_WR_ADDR, THRESH_HIGH, *highThresholdByte);
I2C_WriteByte(MAX9635_WR_ADDR, THRESH_LOW, *lowThresholdByte);
I2C_WriteByte(MAX9635_WR_ADDR, THRESH_TIMER, *timerByte);
I2C_WriteByte(MAX9635_WR_ADDR, INT_ENABLE, 0x01);// enable sensor interrupts

while(1) {

  // do other tasks until an interrupt fires
  // assume that this function waits for the status of a GPIO-type pin to
  // change states
  while (! GPIO_StatusChanged() ) {
   // some idling subroutine, shown with polling a port for
   // simplicity - but alternate interrupt-based routines are more
   // efficient
   Idle();
  } // loop until an interrupt occurs

// ok... an interrupt fired! was it from the MAX9635?
I2C_ReadByte(MAX9635_RD_ADDR, INT_STATUS, max9635Interrupt);

  /**
   Place code to check other devices here, if desired
  **/

  if (max9635Interrupt) {
   // get the current lux reading from the MAX9635
   I2C_ReadByte(MAX9635_RD_ADDR, HIGH_BYTE, luxCounts);
   findNewThresholdsAndBrightness(luxCounts, highThresholdByte,
            lowThresholdByte);

   // write to the threshold and timer registers with new data
   I2C_WriteByte(MAX9635_WR_ADDR, THRESH_HIGH, *highThresholdByte);
   I2C_WriteByte(MAX9635_WR_ADDR, THRESH_LOW, *lowThresholdByte);

max9635Interrupt = 0; // interrupt serviced, clear the bits
} // only executes if the MAX9635's interrupt fired

// perform. other tasks which are only done after change of a GPIO pin
} // loop forever

} // main routine

void findNewThresholdsAndBrightness(uint8 luxCounts, uint8 *highThresh, uint8 *lowThresh) {

uint8 i;

for (i=0; i < NUM_REGI*; ++i) {
  if ((luxCounts >= lowerThresholds[i]) && (luxCounts <= upperThresholds[i])){
   *highThresh = upperThresholds[i];
   *lowThresh = lowerThresholds[i];
   // PWM duty cycle sets the brightness of the backlight
   SetPWMDutyCycle(backlightBrightness[i]);
   return; // found the region -- no point in continuing the loop
  } // found the right region
} // check where the lux reading lies in terms of threshold regions

} // findNewThresholdsAndBrightness