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(gè) 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(shí)際上是一個(gè)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(xiàng)目中使用定制設(shè)計(jì) PCB 的原因之一（也許您可以將跳線焊接到 8 個(gè)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(gè)光電二極管、四個(gè)獨(dú)立的 16 位 ADC（具有所需的任何信號(hào)調(diào)節(jié)電路）、一個(gè) 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(shí)向微控制器發(fā)出警報(bào)）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(gè)裝置為 1.61 美元）?！　∵@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(gè) 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(xiàng)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(shí)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(shí)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(gè)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(huì)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(gè)事務(wù)都被定義為讀取或?qū)懭?。因此，我們不能使用單個(gè)事務(wù)來指示寄存器地址，然后從該寄存器讀回?cái)?shù)據(jù)。解決方案是兩個(gè)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(gè)寄存器，然后我們執(zhí)行一個(gè)讀取事務(wù)以從指定寄存器檢索數(shù)據(jù)。這個(gè)過程中的第一個(gè)事務(wù)就是我所說的先寫后讀事務(wù)。　　讀?。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(gè)指定的寄存器地址。如果繼續(xù)從 BH1745 讀取字節(jié)，它將自動(dòng)遞增寄存器地址并從新寄存器發(fā)送數(shù)據(jù)。實(shí)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(dòng)遞增功能，因?yàn)槲抑匾暠３趾唵蔚脑瓌t，這在這里特別重要，因?yàn)?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(shí)確實(shí)利用了這個(gè)功能——所有 8 個(gè)字節(jié)都是連續(xù)的（從地址 0x50 開始），并且使用 16 個(gè)單獨(dú)的單字節(jié)事務(wù)（8 個(gè) write-before-）頻繁收集 RGBC 數(shù)據(jù)的效率會(huì)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(dòng)條件（如上圖所示）來實(shí)現(xiàn)，而不是先停止條件后跟啟動(dòng)條件。如果 I2C 總線上有多個(gè)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(shí)現(xiàn)詳細(xì)信息中的“無停止啟動(dòng)”部分）。不過，在這個(gè)項(xiàng)目中，我們只有一個(gè)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(dòng)的方法。
　　處理數(shù)據(jù)　　RGBC 數(shù)據(jù)以四個(gè) 16 位字形式從 BH1745 到達(dá)，如下所示：

　　我們可以忽略這個(gè)項(xiàng)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(shí)到的是，BH1745 中的三個(gè)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(shí)，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(shí)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(shí)最大化整體強(qiáng)度。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，我們將三個(gè)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(gè)測量值乘以相同的因子。