Как да свържете HX711 ADC към NRF52832

1. Въведение

На дневен ред беше задачата за разработване на комуникационен протокол за микроконтролера nrf52832 с два полумостови китайски тензодатчика.

Задачата се оказа нелека, тъй като бях изправен пред липса на каквато и да е разбираема информация. По-вероятно е „коренът на злото“ да е в SDK от самия Nordic Semiconductor - постоянни актуализации на версиите, някои излишъци и объркваща функционалност. Трябваше да напиша всичко от нулата.

Мисля, че тази тема е доста актуална въз основа на факта, че този чип има BLE стек и цял набор от „екстри“ за енергоспестяващ режим. Но няма да навлизам твърде дълбоко в техническата част, тъй като по тази тема са написани много статии.

2. Описание на проекта

Желязо:

• Adafruit Feather nRF52 Bluefruit LE (какво се оказа под ръка)
• HX711 ADC
• Китайски тензодатчици 2бр. (50x2 кг)
• Програматор ST-LINK V2

Софтуер:

• IDE VSCODE
• NRF SDK 16
• OpenOCD
• Програматор ST-LINK V2

Всичко е в един проект, просто трябва да настроите Makefile (посочете местоположението на вашия SDK).

3. Описание на кода

Ще използваме модула GPIOTE за работа с периферни устройства на базата на обвързване на задачи и събития, както и модула PPI за прехвърляне на данни от една периферия към друга без участието на процесор.

ret_code_t err_code;
   err_code = nrf_drv_gpiote_out_init(PD_SCK, &config);//настраеваем на выход
   nrf_drv_gpiote_out_config_t config = GPIOTE_CONFIG_OUT_TASK_TOGGLE(false);//будем передергивать пин для импульса
   err_code = nrf_drv_gpiote_out_init(PD_SCK, &config);//настраеваем на выход

Ние конфигурираме синхронизиращата линия PD_SCL към изхода за генериране на импулси с продължителност 10 μs.

   nrf_drv_gpiote_in_config_t  gpiote_config = GPIOTE_CONFIG_IN_SENSE_HITOLO(false);// переход уровня с высокого на низкий
   nrf_gpio_cfg_input(DOUT, NRF_GPIO_PIN_NOPULL);// на вход без подтяжки
   err_code = nrf_drv_gpiote_in_init(DOUT, &gpiote_config, gpiote_evt_handler); 

static void gpiote_evt_handler(nrf_drv_gpiote_pin_t pin, nrf_gpiote_polarity_t action)
{
    nrf_drv_gpiote_in_event_disable(DOUT);//отключаем прерывание
    nrf_drv_timer_enable(&m_timer0);//включаем таймер
}
 

Ние конфигурираме линията за данни DOUT, за да чете състоянието на готовност на HX711; ако има ниско ниво, се задейства манипулатор, в който деактивираме прекъсването и стартираме таймер за генериране на тактови импулси на изхода PD_SCL.

 err_code = nrf_drv_ppi_channel_alloc(&m_ppi_channel1);
   APP_ERROR_CHECK(err_code);
   err_code = nrf_drv_ppi_channel_assign(m_ppi_channel1,                                         nrf_drv_timer_event_address_get(&m_timer0, NRF_TIMER_EVENT_COMPARE0),                                           nrf_drv_gpiote_out_task_addr_get(PD_SCK));// подключаем таймер к выходу
   APP_ERROR_CHECK(err_code);
   err_code = nrf_drv_ppi_channel_enable(m_ppi_channel1);// включаем канал
   APP_ERROR_CHECK(err_code);
   nrf_drv_gpiote_out_task_enable(PD_SCK); 

// активиране на gpiote

След това инициализираме PPI модула и свързваме нашия таймер към изхода PD_SCL, за да генерираме импулси с продължителност 10 μs, когато възникне събитие за сравнение, и също така включваме модула GPIOTE.

nrf_drv_timer_config_t timer_cfg = NRF_DRV_TIMER_DEFAULT_CONFIG;// по умолчанию
   timer_cfg.frequency = NRF_TIMER_FREQ_1MHz;// тактируем на частоте 1Мгц
   ret_code_t err_code = nrf_drv_timer_init(&m_timer0, &timer_cfg, timer0_event_handler);
   APP_ERROR_CHECK(err_code);
   nrf_drv_timer_extended_compare(&m_timer0,
                                  NRF_TIMER_CC_CHANNEL0,
                                  nrf_drv_timer_us_to_ticks(&m_timer0,
                                                            10),
                                  NRF_TIMER_SHORT_COMPARE0_CLEAR_MASK,
                                  true);// срабатывает по сравнению

Инициализираме нулевия таймер и неговия манипулатор.

  if(m_counter%2 != 0 && m_counter<=48){
       buffer <<= 1;// переменная считанных даных
        c_counter++;// счетчик положительных  импульсов
           if(nrf_gpio_pin_read(DOUT))buffer++;//считываем состояние входа
   }

Най-интересното се случва в манипулатора на таймера. Периодът на импулса е 20 μs. Интересуваме се от нечетни импулси (по нарастващия фронт) и при условие, че техният брой е не повече от 24, а събитията са 48. За всяко нечетно събитие се чете DOUT

От листа с данни следва, че броят на импулсите трябва да бъде най-малко 25, което съответства на печалба от 128 (в кода използвах 25 импулса), това е еквивалентно на 50 събития на таймера, което показва края на рамката с данни.

 ++m_counter;// счетчик событий
if(m_counter==50){
      nrf_drv_timer_disable(&m_timer0);// отключаем таймер
       m_simple_timer_state = SIMPLE_TIMER_STATE_STOPPED;//
       buffer = buffer ^ 0x800000;
       hx711_stop();//jотключаем hx711
       }
   

След това изключваме таймера и обработваме данните (според листа с данни) и превключваме HX711 в режим на ниска консумация на енергия.

static void repeated_timer_handler(void * p_context)
{
   nrf_drv_gpiote_out_toggle(LED_2);
   if(m_simple_timer_state == SIMPLE_TIMER_STATE_STOPPED){
      	hx711_start();// включаем hx711
       nrf_drv_gpiote_out_toggle(LED_1);
       m_simple_timer_state = SIMPLE_TIMER_STATE_STARTED;
   }
  
}
/**@brief Create timers.
*/
static void create_timers()
{
   ret_code_t err_code;
 
   // Create timers
   err_code = app_timer_create(&m_repeated_timer_id,
                               APP_TIMER_MODE_REPEATED,
                               repeated_timer_handler);
   APP_ERROR_CHECK(err_code);
}

Очакваме събития от RTC таймера с интервал от 10 s (това е по ваша преценка) и стартираме HX711 в манипулатора, причинявайки прекъсване на линията DOUT.

Има още една точка, регистрационните файлове се извеждат чрез UART (скорост на предаване 115200, TX - 6 пина, RX - 8 пина) всички настройки са в sdk_config.h

Данни

Благодаря на всички за вниманието, надявам се тази статия да бъде полезна и да намали ценното време на разработчиците да намерят решение. Искам да кажа, че техническият подход, който Nordic използва в своите платформи, е доста интересен от гледна точка на енергийната ефективност.

PS

Проектът все още е в процес на разработка, така че ако тази тема представлява интерес, в следващата статия ще се опитам да опиша алгоритъма за калибриране на сензори за тегло, както и свързване на BLE стека.

Материали

• Код на проекта
• Лист с данни за HX711 на английски език
• Описание на работата на тензодатчици

Източник: www.habr.com