Современная электроника №7/2022

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 50 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2022 ряда) практически горизонтальная, в отличие от алкалиновых, напряже- ние которых падает в зависимости от времени (и тока разряда), и тем более солевых, у которых кривая разряда пада- ет ещё существенней. Кроме того, срок службы алкалиновых батареек – всего 2-3 года, а солевых и того меньше. Для согласования амплитуд сигналов МК и ЖКИиспользуются делители напряже- ния (в 2 раза), построенные на резисто- рах R3–R8. Для передачи данных вЖКИ используется сигнал DI, который стро- бируется импульсами CLK. ЖКИможет работать в двух режимах: режим отобра- жения времени (часы, минутыи секун- ды) и режим отображения информации, переданнойМК с помощью сигналов DI и CLK. Переключение режимов работы ЖКИосуществляется сигналомHK. При низком уровне HK (лог. 0)ЖКИ отобра- жает информацию, переданную сигна- ламиDI и CLK (этот режим используется в приборе), при высоком (лог. 1) – часы (этот режим при необходимости может быть также использован: схема это позволяет). Напряжение (3 В) на плату поступает с 2-штырькового разъёма PLS-2R1 (X3), к которому подключается 2-контактное ответное гнездо PLSF-2 (X3’ – в правом верхнем пунктирном прямоугольнике рис. 1). ЖКИ подключается к 4-штырь- ковому разъёму PLL-4R1 (X4) ответным гнездом PBS1.27-4 (X4’ в правом верх- нем пунктирном прямоугольнике). Модуль BME280 подключается к 6-кон- тактному гнезду PBS-06R (X5) с помо- щью 6-контактного штыревого разъёма PLS-6R1, установленного на этом моду- ле (X5’ – в правом нижнем пунктирном прямоугольнике рис. 1). Программироваться МК может дву- мя способами: ● 1-й вариант – с помощьюUSB DEBUG адаптера, который сопрягается с ком- пьютеромпоинтерфейсуUSB, а сМК– по 2-проводному интерфейсу C2. Для этого предназначен 3-контакт- ный штыревой разъём PLL-3R1 (X1), на который выведены 2 сигнала: RST/ C2CK, C2D и «земля». Для сопряжения используется кабель, который одним концом (ответное 3-контактное гнез- до) подключается к разъёму X1, a вто- рой его конец подключается к выход- ному разъёму USB DEBUG адаптера. Схему такого кабеля можно найти в [1]. Цепочка R1R2C1 используется для штатной работы интерфейса C2 и штатной работы МК при включе- нии питания (Power On Reset – POR); ● 2-й вариант – по интерфейсу RS-232 с помощью COM-порта компьютера (COM1). Для сопряжения использу- ется 4-контактныйштыревой разъём PLL4-R1 (X2), на который выведены 2 сигнала (TxD, RxD), питание (+3 В) и «земля». К этому разъёму подключа- ется преобразователь уровней интер- фейса RS-232-TTL, а к нему – кабель сопряжения с COM-портом компью- тера. Все схемы и подробное описа- ние этого режима программирования можно найти в [2]. Для перевода МК в этот режим программирования необ- ходимо замкнуть перемычкой (джам- пером) контакты 1–2 разъёма X1. КонденсаторыC2 иC3 – блокировоч- ные; они предназначены для штатной работы МК. Все резисторы и конденса- торы (керамические, рассчитанные на пробивное напряжение не менее 10 В) – для поверхностногомонтажа размером 0603. Как видно из вышеизложенного, схема не отличается особой сложностью, а потому плата устройства легко разво- дится иимеет габариты всего 16 × 18 мм. Программные средства Программа для BME280 в уже готовом загрузочном *.hex-формате – EFM8SB- 10F8G-A-QFN24.hex (EFM8SB10F8G-A- QFN24_2.hex – для BMP280) приведена в дополнительных материалах к статье на сайте журнала. Её можно запрограмми- ровать в МК с помощью одного из двух способов программирования, о кото- рых говорилось выше. В принципе, на этом можно было бы и закончить раздел статьи о программных средствах, одна- ко автор счёл своим долгом поделить- ся некоторыми ключевыми моментами программы и «багами», обнаруженны- ми автором, с теми, кто имеет желание, возможность и навыки программиро- вания и захочет самостоятельно напи- сать своюпрограмму. Дальнейшее изло- жение предполагает, что информация о МК EFM8SB10F8G_A_QFN20 (спра- вочный листок – datasheet и руковод- ство пользователя – Reference Manual) и о BMP280 (справочный листок – data- sheet) уже известны (если нет, их можно легко найти в Интернете и ознакомить- ся с ними). Кроме того, предполагает- ся, что информация о среде програм- мирования Simplisity Studio v.4 (Silicon Laboratories) также известна. Но вначале о сути самой програм- мы. Она может быть условно разде- лена на две части. Это основная про- грамма и программа инициализации устройств (InitDevice.c). Об инициа- лизации устройств речь пойдет далее, а здесь кратко остановимся на основ- ной программе. Но прежде несколько слов о BME280. Эта микросхема разработана по MEMS-технологии, включает в свой состав 20-разрядный АЦП, имеющий возможность производить передискре- тизацию и осреднение результатов. Для снижения шума АЦП BME280 оборудо- вана специальнымфильтром, который можно включать и выключать, если в нём нет необходимости. У неё 3 режи- ма работы: режим сна (sleep-mode), в котором измерения не производятся и потребление тока минимально, нор- мальный (normal-mode), когда произ- водятся измерения через определён- ный и задаваемый интервал времени (от 0,5 до 1000 мс), причем, когда изме- рения не производятся, BME280 авто- матически переходит в sleep-режим, и, наконец, режим принудительного (форсированного) измерения (force- mode); в этом режиме измерения про- изводятся тогда, когда это требуется, и при этом после проведения измере- ний микросхема также автоматически переходит в sleep-режим. Этот режим (force-mode) и использован в приборе. Для повышения точности измерений в BME280 имеются калибровочные коэф- фициенты (3 – для температуры, 9 – для давления и 6 – для влажности), которые настраиваются на заводе-изготовителе и записываются в постоянную память. Эти коэффициенты доступны только для чтения. Кроме того, у микросхемы имеется идентификационный номер (60h – у BME280 и 58h – у BMP280), который также доступен для чтения. После окончания измерений расчёт давления, температуры и влажности производится по определённым фор- мулам, в которые входят измеренные АЦП значения этих физических вели- чин, с учётом калибровочных коэф- фициентов. Эти формулы приведены в справочном листке (datasheet). Для обмена информацией с МК, как уже упоминалось, микросхема оснащена двумя интерфейсами: I 2 C и SPI. Макси- мальная скорость обмена по SPI состав- ляет 10 Мбод (точнее, максимальная частота сигнала, стробирующего дан- ные (SCK), составляет 10 МГц). Теперь более подробно рассмотрим работу программы. Вначале производит- ся чтение идентификационного номе- ра (ID) BME280 и вывод его на экран ЖКИ, на котором ID отражается в тече- ние около 2 секунд. Если он равен «60»,