PLC学习资料 
电工基础知识 
电工技术基础
电工维修知识 
电工安全知识 
电工考证知识 
电工学习网
电工技术基础 MAX44006/MAX44008集成色彩传感器的工作原理是什么？性能如何？
MAX44006/MAX44008具有宽动态范围感器，能够测量红、绿和蓝光(RGB)及环境光中的红外成分。器件还具有数字12C接口、先进的温度传感器和中断引脚功能（见图2-122），使其非常容易连接。管芯置于光学透明( OTDFN)的封装内（见图2-123和表2-22）。
1．详细说明
MAX44006/ MAX44008具有宽动态范围色彩传感器，能够测量红、绿和蓝光(RGB)及环境光中的红外成分。器件还具有数字I2C接口、先进的温度传感器和中断引脚功能，使其非常容易连接。管芯置于光学透明( OTDFN)的封装内。
器件内的光敏二极管阵列将光转换为电流，然后被低功耗电路和∑-AADC处理为数字比特流。然后将数据储存在输出寄存器中，可由I2C主控制器读取。
用户可选择只读取可见光通道、可见光+ IR通道或者可见光+RGB+IR通道。由于片，J：ADC并行转换，所以多个通道的环境光转换没有额外延迟。
器件的主要特性包括高度集成、低功耗设计、小型封装及中断引脚工作。片上可编程中断功能避免了连续轮询器件查询数据，大大节省了功耗。
(1)环境光检测
片上用户可编程可见光、RGB、传感器被置于彩色或黑色玻璃下时。
(2)温度传感器
器件也集成了一个温度传感器，对芯片上使用的光敏二极管的影响。 环境光传感器检测亮度的方式与人眼相同。为达到这一目的，光传感器的光谱灵敏度需要与人眼的适光曲线完全相同。请参见图2-124。
器件的色彩传感器可高精度获得环境光的色度和亮 度。通过并行ADC转换电路，可同时读取多个通道的转 换数据。可利用高低门限及持续定时器动态配置中断信号。主控制器读取中断状态寄存器之前锁存中断。这允许主控 制器在照明条件变化将其唤醒之前保持在低功耗休眠模 式。
不同光源之间的差别会超出可见光谱范围——如荧光灯、白炽灯和太阳光的IR辐射含量有本质区别。器件具有片上测量环境光补偿的RGBC和IR的功能，允许在各种照明条件下高精度检测lux，以及识别光源类型。红外通道增益寄存器允许根据具体应用调整光传感器响应，如光可用于环境温度测量和补偿。设计为非线性响应，用于复现温度
(3)寄存器说明
表2-23给出了片上所有寄存器的分布与定义
①中断状态寄存器Ox00。 中断状态寄存器Ox00（见表2-24）中的AMBNTS位（见表2-25）为只读位，表示已经发生环境
光中断条件。如果其中任意位( PWRON、AMBINTS)置1，INT引脚被拉低。中断状态寄存器Ox00中的PWRON位（见表2-26）为只读位，如果置位，表示已经发生上电复位(POR)条件，任何用户设置的门限可能不再有效。中断状态寄存器Ox00中的SHDN位（见表2-27）为读／写位，可用于将器件置于和退出节电的关断状态。在此工作期间，保存所有寄存器数据。中断状态寄存器Ox00中的RESET位（见表2-28）也为读／写位，可用于将全部寄存器复位为上电默认状态。
读取中断状态寄存器将清除PWRON和AMBINTS位（如果已置位），并使iNT引脚变为无效(INT引脚由片外上拉电阻拉高)。如果寄存器Ox01中的相应INTE中断使能位置0，AMBINTS位被禁用并置0。
②主配置寄存器（Ox01）。
主配置寄存器(Ox01)及其中各位的意义与作用请见表2-29。
MODE[l:O]用于芯片的工作模式选择，参见表2-30。
2个AMBSEL[I:O]位（见表2-31）定义器件的四种工作模式。确保相应的环境通道也使能使用MODE[I:O]位。
环境中断使能( AMBINTE)位用于设置环境中断（见表2-32）。
注：只有AMBINTE位置l时，检测到环境中断事件才设置AMBINTS位(寄存器Ox00，BITO)。如果AMBINTS位置1，将中断INT引脚拉低（使其有效）。读取中断状态寄存器将清除AMBINTS位（若已置1），并使INT引脚（若已拉低）变为无效。
③环境配置寄存器( Ox02)。
写环境配置寄存器（见表2-33）中止全部已经在进行的环境数据转换（寄存器Ox04至OxOF），立即应用新设置，并启动新转换。
2个AMBPGA[1:O]位按照表2-34所示设置可见光／红光／绿光／蓝光/IR通道测量的增益。
3个AMBTIM[2:0]位设置红光／绿光／蓝光/IR/温度通道ADC转换的积分时间，如表2-35所示。
。
温度传感器的积分时间由环境模式设置控制。只有打开可见光通道时，才使能温度传感器（见表2-36）。
补偿通道的积分时间由AMB模式设置控制。只有打开可见光通道时，才使能补偿。COMPEN=1时（见表2-37），对CLEAR数据自动补偿杂散IR泄漏和温度偏差；COMPEN=0时，禁止IR补偿，但具有lR补偿数据输出。
微调使能位( TRIM)（见表2-38）由用户选择使用工厂设置的增益还是允许用户自行设置增益。
④环境数据寄存器( Ox04-OxOF)。
环境数据寄存器( Ox04-OxOF) （见表2-39）中的AMB CLEAR[13:8]、AMB_RED[ 13:8]、AMB_ GREEN[13:8]、AMB—BLUE[13:8]、AMB_IR[13:8]和AMB IRCOMP[13:8]保存可见光／红光／绿光／蓝光/IR/COMP通道的14位ADC数据。AMB IRCOMP[13:8]可用于提高器件的过温性能。结果的分辨率和位长由AMBTIM[2:0]和AMBPGA[I:O]位的值控制。结果在寄存器中总是右对齐，不使用的高位置0。
⑤温度数据寄存器( Ox12-Ox13)。
温度数据寄存器( Ox12-Ox13)（见表2-40）保存温度测量结果。
⑥环境中断门限寄存器( Ox14-Ox17)。
环境上限和环境下限（UPTHR[13:8]和LOTHR[13:8]） （见表2-41）用于设置触发环境中断AMBINTS的窗口限值。根据AMBTIM[2:0]和AMBPGA[1:O]设置所选定的环境测量分辨率／积分时间设置这些值非常重要。总忽略高2位。如果AMBrNTE置位，所选的环境通道数据超出上限或’F限的时间超过AMBPST持续时间定义的周期，状态寄存器中的AMBrNTS位置位，INT引脚拉低
。
⑦环境I、J限持续定时器寄存器( Ox18)。
环境门限持续定时器寄存器( Ox18)（见表2-42）中的AMBPST[1:O]设置表2-43所示四个持续时间值之…，用于控制中断逻辑响应检测到的事件之前的延时。增加该功能是为了减少错误或扰动中断，参见表2-43。
AMBPST[I:O]设置为00，且AMBINTE位置l时，如果检测到第一次AMB中断事件，则置位AMBINTS中断位，INT引脚变为低电平。如果AMBPST[I:O]设置为01，则必须在4个连续测量周期中均检测到中断事件。同样，如果AMBPST[I:O]设置为10或11，则必须连续检测到8或16次中断事件才会触发中断。如果其间有一个测量周期没有检测到中断，则复位计数值至零。
⑧增益微调寄存器（OxlD-Ox21）。
增益微调寄存器（OxID-Ox21）（见表2-44）中的TRIM GAIN—CLEAR用于微调可见光通道的增益。TRIM．GAIN—RED用于微调红光通道的增益，TRIM__ GAIN—GREEN用于微调绿光通道的增益，TRIM—GAIN__ BLUE用于微调蓝光通道的增益，TRIM—GAIN_ IR用于微调IR通道的增益。
同时．这些寄存器装载工厂校准的增益。寄存器Ox02中的TRIM位置1时，可用用户选择的增益覆盖这些寄存器。TRIM位清零时，这些寄存器自动重新装载工厂校准值。
2．应用信息
(l)环境检测应用 典型应用是将器件置于玻璃后方，上方有一个半透明的小窗口。利用如图2-125所示的光敏二极管敏感区域，将窗口正确定位在器件上方。
对于环境色温测量，有可能将RGB色彩值映射至XY坐标系统。利用该信息，可使仪器补偿人眼的色彩适应——改善自动白平衡的一种形式，从而提高图像显示的质量。也可以高精度调整LED源的白点，从而改善RGB LED背光显示的色域。
器件带有内部增益微调寄存器，用于调整CLEAR、RGB和IR AMB光敏二极管。正确选择这些通道的增益，无论器件上方采用什么类型的玻璃，在任何照明条件下均可获得高精度环境光读数。这对于彩色玻璃应用尤其重要：出于美观原因，器件通常置于彩色薄膜下方，避免外露，并与产品外观融为一体；该薄膜具有非常特殊的性能，对大多数环境光进行衰减，却允许红外辐
射通过。
(2)中断操作
将寄存器Ox01的第0位置1使能环境光检测中断，请参见表2-26。中断引脚INT为开漏输出，发生中断条件时拉低（如环境lux读数超过门限经过的时间大于持续定时寄存器设置的周期时）。读取寄存器Ox00或中断被禁用时，中断状态位自动清除。
如果发生电源尖峰，如振动或电源波动时仪器内发生的尖峰，置位PWRON中断位，向主控制器报告芯片复位操作。 建议利用器件的lNT引脚通知主控制器从器件读取测量值，避免微控制器（12C 1主控制器）连续轮询器件获取信息。由]- I2c线上使用上拉电阻，尽可能减少12C总线的有效操作有助于降低系统功耗。另外，这也节省了微控制器资源，使其用于其他后台处理，提高器件性能。芯片集成诸多智能化功能，如可调节门限并计算持续定时器限值，允许器件大部分时间工作在自主模式。
(3)典型_[作序列
主控制器与j IC通信的典型工作过程如下：
①设置：
a．读中断状态寄存器( Ox00)，确认只有PWRON置位（通常仅在上电时置位）。这也清除硬件中断。
b．设置门限和持续定时器寄存器，进行环境光测量。
c．向环境配置寄存器（寄存器Ox02）写Ox00，将AMB传感器设置为最高增益模式，将AMB ADC设置为14位1：作模式。
d．向主配置寄存器（寄存器Ox01）写Ox21，将器件设置为CLEAR+TEMP+RGB+IR模式，并使能AMB中断。
e．可选：如必要，设置CLEAR、RGB和红外通道增益，以及将Ox02中的TRIM位置1。
②等待中断。
③发生I{中断时：
a．读中断状态寄存器(Ox00)，确认IC为中断源。如果已置位，该操作应清除器件上的硬件中断。
b．如果已发生 AMB中断，读AMB寄存器（寄存器Ox04- OxOD）并采取相应措施（如设置新背光强度／更改显示gamma）。如必要，设置新AMB门限。
c．返回第2步。
(4) 12C串行接门
器件采用I2C/SMBusTM兼容的2线串行接口，包括一根串行数据线(SDA)和串行时钟线(SCL)。SDA和SCL的时钟速率可高达400kHz，方便器件和主控制器之间的通信。图2-126所示为2线接口的时序图。主控制器在总线上产生SCL并发起数据传输。主控制器发送相应的从地址、随后跟寄存器地址、紧接着发送数据字，以向器件写入数据。每个传输序列都以START (S)或Repeated START( Sr)条件和STOP (P)条件构成帧。发送至器件的每个字长为8位，其后是应答时钟脉冲。主机从IC读取数据时，发送相应的从地址（见表2-45），随后紧接着9个SCL脉冲。
器件通过SDA发送数据，与主控制器产生的SCL脉冲同步。主控制器在接收到每字节的数据后将对其进行应答。每一个读序列由START或Repeated START条件、非应答(NACK)和STOP条件构成帧。SDA既是输入又是开漏输出。SDA总线上需要上拉电阻，通常大于soo Q。SCL仅作为输入工作。如果总线上有多个主控制器，或者单控制器具有开漏SCL输出，SCL则需要…个上拉电阻，通常大于sooo。SDA和SCL线上的串联电阻是可选的。串联电阻保护器件的数字输入免受总线上高压尖峰脉冲的损坏，并最大限度地降低总线信号的串扰和下冲。
位传输
每个SCL周期传输一个数据位。在SCL脉冲的高电平期间内，SDA上的数据必须保持稳定。SCL为高电平时，SDA上的变化为控制信号。请参见START和STOP条件部分。I2C总线空闲时，SDA和SCL为空闲高电平状态。
START和STOP条件
总线空闲时，SDA和SCL的空闲状态为高电平。主机通过发送START条件来启动通信，START条件是SCL为高电平时，SDA由高到低的跳变。STOP条件是SCL为高电平时， SDA由低到高跳变（见图2-127）。来自于主机的START条件通知IC开始传输。主机通过发送STOP条件终止传输并释放总线。如果产生的是Repeated START条件而不是STOP条件，则总线保持有效。
提前STOP条件
器件在数据传输期间可随时识别STOP条件，除非STOP条件与START条件出现在同一高电平脉冲。为了确保正常工作，请勿在与START条件相同的SCL高电平脉冲期间发送STOP条件。
应答
在写入模式时，应答位(ACK)是第9个时钟位，是器件对其接收的每个数据字节的握手信号(见图2-128)。如果成功接收了之前的字节，那么器件在主机产生的第9个时钟脉冲期间内拉低SDA。监测ACK可以检测失败的数据传输。如果接收器件忙，或者系统发生故障，则会导致数据传输失败。若数据传输失败一总线主机可重试通信。当器件处于读模式时，在第9个时钟脉冲期间，主机拉低SDA来应答数据的接收。每次读取字节后，主机均发送应答信号，使数据继续传输。当主控制器从器件读取数据的最后字节时，发送非应答(NACK)，随后是STOP条件。
写数据格式
对器件的写操作包括START条件、从机地址以及R/W位（置0）、用来配置内部寄存器地址指针的1个数据字节、1个或多个数据字节和STOP条件。图2-129所示为向器件写入1个数据字节时的正确帧格式。图2-130所示为向器件写入N个数据字节时的帧格式。
R/W位设置为0的从地址表示主机要向器件写数据。器件在主机产生的第9个SCL脉冲期间应答接收到的地址。
从机发送的第二字节配置器件的内部寄存器地址指针。指针告诉器件写入下一个字节的位置。接收到地址指针数据后，器件发送一个应答脉冲。
发送到器件的第三字节为写入指定寄存器的数据。器件发送应答脉冲表示接收到数据字节。每次接收数据之后，地址指针自动递增至下一个寄存器地址。自动递增特性使主机能够在一个连续帧内对连续的寄存器进行写操作。图2-131所示为从器件读取1个字节时帧格式。主机通过发送STOP条件，终止传输。
读数据格式
通过发送从地址，并将R/W位置l，启动读操作。器件在第9个SCL时钟脉冲期间拉低SDA，应答接收到的从地址。START条件后跟读命令，将地址指针复位为寄存器Ox00。从器件发送的第一个字节是寄存器Ox00的内容。发送的数据在主机产生的串行时钟(SCL)的上升沿有效。地址指针在每次读取数据字节后都自动递增。这种自动递增功能使得在一个连续帧内即可连续读取全部的寄存器。读取任意数量的字节后，可发送STOP条件。如果发送STOP条件后跟一个读操作，读取的第一个字节来自于寄存器Ox00，随后的读操作自动递增地址指针，直到STOP条件。发送读命令之前，可将地址指针预设为某个特定的寄存器。主机预设地址指针时，首先发送器件的从地址，并将R/W位置0，后边跟寄存器地址。然后发送一个Repeated START条件，后边跟从地址，并将R//位置1。然后器件发送指定寄存器的内容。地址指针在传输完第一个字节后自动递增。如果试图读取地址高于OxFF的寄存器，将重复读取OxFF。注意，OxF6至OxFF为保留寄存器。主机在接收到每个读字节之后的应答时钟脉冲期间进行应答。主机必须应答除最后一个字节以外所有正确接收的字节。最后一个字节后边必须跟来自于主机的NACK，然后是STOP条件。图2-132所示为从器件读取多个字节时的帧格式。 图2-133所示为连续读取两个寄存器的帧格式，读操作之间没有STOP条件。
相关推荐
最新更新
猜你喜欢
电工推荐
