КОРЗИНА
магазина
8 (499) 500-14-56 | ПН. - ПТ. 12:00-18:00
ЛЕСНОРЯДСКИЙ ПЕРЕУЛОК, 18С2, БЦ "ДМ-ПРЕСС"

ORP-метр, FLASH-I2C - Datasheet

ГЛАВНАЯ / КАтегории / ORP-метр, FLASH-I2C - Datasheet

Модуль - ORP-метр, FLASH-I2C.

Техническое описание: Данная страница содержит подробное техническое описание модуля - ORP-метр, FLASH-I2C и раскрывает работу с модулем через его регистры.

Ознакомиться с пользовательским описанием модуля и примерами работы с библиотекой iarduino_I2C_ORP можно на странице Wiki - ORP-метр, FLASH-I2C.

Важно: Не протирайте стеклянный наконечник датчика и не касайтесь его руками. Для очистки датчика споласкивайте его в дистиллированной воде. Не допускайте высыхание наконечника датчика. Храните датчик при надетом колпачке заполненном раствором для хранения.

Не допускайте контакта жидкости с выводами GND или VCC модуля во время измерений.

Назначение:

Модуль - ORP-метр, FLASH-I2C - является устройством для измерения окислительно-восстановительного потенциала жидкости (англ. ORP, рус. ОВП). Данный потенциал так же называют редокс-потенциалом, он характеризует окислительную способность вещества, обозначается символами Eh и выражается в милливольтах (мВ).

  • ОВП определяется как разность потенциалов между окислителями и восстановителями, в качестве которых выступают атомы или ионы веществ.
  • У жидкостей с положительным ОВП преобладает окислительная способность, они принимают электроны тех веществ, с которыми вступают в реакцию (окисляют вещества, а сами восстанавливаются). Чем выше ОВП тем выше окислительная способность жидкости.
  • У жидкостей с отрицательным ОВП преобладает восстановительная способность, они отдают электроны тем веществам, с которыми вступают в реакцию (восстанавливают вещества, а сами окисляются). Чем ниже ОВП тем выше восстановительная способность жидкости.

Модуль можно использовать для анализа жидкостей используемых в аквариумах, колодцах, бассейнах, для полива растений, оценке качества питьевой воды и т.д.

Управление модулем осуществляется по шине I2C, а чтение показаний модуля можно осуществлять, либо по шине I2C, либо по аналоговому выходу модуля.

К одной шине I2C можно подключить более 100 модулей. Адрес модуля на шине I2C (по умолчанию 0x09) назначается программно и хранится в его энергонезависимой памяти.

Описание:

Модуль построен на базе микроконтроллера STM32F030F4, операционного усилителя LMC7101, снабжён кнопкой калибровки, светодиодами информирующими о стадии калибровки, и собственным стабилизатором напряжения. Модуль способен определять ОВП в диапазоне от 0 до ±1600мВ и работать с различными датчиками, подключаемыми к разъему в центре платы.

Принцип действия модуля основан на измерении величины ЭДС электродной системы, значение которой пропорционально окислительной способности исследуемой жидкости. Сигнал с датчика проходит через повторитель напряжения и поступает, как на микроконтроллер модуля, так и на аналоговый выход модуля.

Рассчитать ОВП по напряжению на выходе модуля Vout можно по формуле:

Eh = K(Vout-Vin)

  • Eh - ОВП жидкости.
  • Vout - напряжение на выходе модуля в (мВ).
  • Vin=1650 - напряжение на входе датчика в (мВ).
  • K=1.0000 - поправочный коэффициент.

Запись и чтение данных модуля, осуществляется через его регистры. Доступ к регистрам модуля осуществляется по шине I2C.

С помощью регистров модуля можно выполнять следующие действия:

  • Изменить адрес данного модуля на шине I2C. При изменении адреса, можно указать, что новый адрес должен сохраниться в flash память модуля, а значит адрес сохранится и после отключения питания.
  • Включить / отключить внутреннюю подтяжку линий шины I2C (по умолчанию включена). Состояние подтяжки линий шины I2C автоматически сохраняется в flash память модуля, а значит состояние линий сохранится после отключения и включения питания.
  • Узнать версию прошивки модуля.
  • Указать ОВП жидкости используемой для калибровки.
  • Выполнить калибровку модуля (модуль определит поправочный коэффициент K).
  • Указать или прочитать поправочный коэффициент K (см. формулу выше).
  • Узнать ОВП жидкости Eh (см. формулу выше).
  • Узнать напряжение на входе датчика Vin и выходе модуля Vout относительно GND.

Выводы модуля:

У модуля имеются три колодки выводов: разъем I2C (GND, Vcc, SDA, SCL), разъем A (GND, Vcc, Signal) и разъем посередине платы используемый для подключения датчика.

  • SCL - вход/выход линии тактирования шины I2C.
  • SDA - вход/выход линии данных шины I2C.
  • S (Signal) - аналоговый выход, для совместимости с проектами на аналоговых датчиках.
  • Vcc - вход питания от 3,3 до 5 В.
  • GND - общий вывод питания.

Вывод «Vcc» колодки «I2C» электрически соединён с выводом «V» колодки «A».

Вывод «GND» колодки «I2C» электрически соединён с выводом «G» колодки «A».

Характеристики:

  • Напряжение питания: 3,3 В или 5 В, поддерживаются оба напряжения.
  • Ток потребляемый модулем: до 5 мА.
  • Интерфейс: I2C.
  • Скорость шины I2C: 100 кбит/с.
  • Адрес на шине I2C: устанавливается программно (по умолчанию 0x09).
  • Уровень логической 1 на линиях шины I2C: Vcc (толерантны к 5В).
  • Диапазон измерений ОВП: от 0 до ±1600 мВ.
  • Рабочая температура: от 0 до +60 °С.
  • Габариты: 30 х 30 мм.
  • Вес: 9 г.

Калибровка модуля:

Для калибровки потребуются дистиллированная вода и калибровочная (буферная) жидкость, с ОВП (ORP, Eh) = 246мВ. Все жидкости должны иметь температуру при которой планируется выполнять дальнейшие измерения.

  • Опустите датчик в калибровочную жидкость, поводите датчиком избавляясь от пузырьков воздуха и подождите около 5 минут.
  • Нажмите и отпустите кнопку «Калибровка».
  • Начнут быстро поочерёдно мигать два светодиода на плате модуля, информируя о выполнении калибровки. Это займёт несколько секунд.
  • При успешной калибровке оба светодиода одновременно включатся и потухнут.
  • Если калибровка не выполнена, то оба светодиода одновременно мигнут 3 раза и потухнут.
  • Достаньте датчик из калибровочной жидкости, встряхните его избавившись от крупных капель, опустите датчик в стакан с дистиллированной водой, поводите датчиком споласкивая его, достаньте датчик и встряхните, избавившись от крупных капель.

Окислительно-восстановительный потенциал Eh жидкости используемой при калибровке кнопкой хранится в регистрах 0x0C-0x0D «HARDWARE_Eh» (246мВ). При желании вы можете перезаписать это значение и использовать для калибровки иную жидкость. Записанное значение сохранятся в энергонезависимую память модуля.

Калибровку можно проводить без нажатия кнопки на плате модуля, установив бит CALC регистра 0x10 «CALIBRATION», тогда Eh калибровочной жидкости указывается в регистры 0x0E-0x0F «SOFTWARE_Eh» без сохранения в энергонезависимую память (см. описание регистров).

Установка адреса:

Модуль - ORP-метр, FLASH-I2C относится к серии «Flash» модулей. Все модули данной серии позволяют назначать себе адрес для шины I2C, как временно (новый адрес действует пока есть питание), так и постоянно (новый адрес сохраняется в энергонезависимую память и действует даже после отключения питания). По умолчанию все модули серии «Flash» поставляются с адресом 0x09.

Допускается указывать адреса в диапазоне: 7 < адрес < 127.

Установка адреса (без сохранения):

Если в регистр 0x06 «ADDRESS» записать значение из 7 бит адреса и младшим битом «SAVE_FLASH» равным 0, то указанный адрес станет адресом модуля на шине I2C, но он не сохранится во FLASH памяти, а значит после отключения питания или перезагрузки, установится прежний адрес модуля.

Установка адреса может быть заблокирована, если в регистре 0x01 «BITS_0» установлен бит «BLOCK_ADR». Этот бит по умолчанию сброшен, но он самостоятельно устанавливается при попытке записи данных в регистры предназначенные только для чтения. Бит «BLOCK_ADR» используется в модулях версии 5 и выше. Версия модуля хранится в регистре 0x05 «VERSION».

Установка адреса (с сохранением):

Для установки адреса с его сохранением в FLASH память модуля необходимо выполнить два действия:

  • Установить бит «SAVE_ADR_EN» в регистре 0x01 «BITS_0» (при этом адрес модуля останется прежним).
  • Записать в регистр 0x06 «ADDRESS» значение из 7 бит адреса и младшим битом «SAVE_FLASH» равным 1.

Если не выполнить первое действие (не установить бит «SAVE_ADR_EN»), то новый адрес будет проигнорирован и у модуля останется старый адрес. Бит «SAVE_ADR_EN» самостоятельно сбрасывается после сохранения адреса во FLASH память, а так же при обращении к любому регистру модуля (кроме записи в 0x01 «BITS_0» и 0x06 «ADDRESS»).

Установка адреса может быть заблокирована, если в регистре 0x01 «BITS_0» установлен бит «BLOCK_ADR». Этот бит по умолчанию сброшен, но он самостоятельно устанавливается при попытке записи данных в регистры предназначенные только для чтения. Бит «BLOCK_ADR» используется в модулях версии 5 и выше. Версия модуля хранится в регистре 0x05 «VERSION».

ВАЖНО: запись адреса занимает не менее 30 мс.

Регистры:

Карта регистров модуля:

адрес76543210
0x00 FLG_RESET FLG_SELF_TEST - FLG_GET_NAME RAND_ADR FLG_I2C_UP RESERVED RESERVED
0x01 SET_RESET SET_SELF_TEST - SET_GET_NAME BLOCK_ADR SET_I2C_UP SAVE_ADR_EN RESERVED
0x02
0x03		 RESERVED
0x04 MODEL[7-0]
0x05 VERSION[7-0]
0x06 ADDRESS[6-0] SAVE_FLASH
0x07 CHIP_ID[7-0]
0x08
0x0B		 RESERVED
0x0C
0x0D		 HARDWARE_Eh[7-0]
HARDWARE_Eh[15-8]
0x0E
0x0F		 SOFTWARE_Eh[7-0]
SOFTWARE_Eh[15-8]
0x10 STATUS RESULT - - - - - CALC
0x11
0x12		 K[7-0]
K[15-8]
0x13
0x14		 Vin[7-0]
Vin[15-8]
0x15
0x16		 Vout[7-0]
Vout[15-8]
0x17
0x18		 Eh[7-0]
Eh[15-8]

Регистры с адресами 0x02, 0x03 и 0x08, 0x0B зарезервированы, их биты сброшены в 0. Попытка записи данных в эти регистры будет проигнорирована модулем.

Регистр 0x00 «FLAGS_0» - содержит флаги чтения состояния модуля:

Регистр только для чтения.

  • FLG_RESET - Флаг указывает на факт выполнения успешной перезагрузки модуля. Флаг самостоятельно сбрасывается после чтения регистра 0x00 «FLAGS_0».
  • FLG_SELF_TEST - Флаг указывает на результат выполнения самотестирования модуля (0-провал, 1-успех). Не поддерживается данным модулем.
  • FLG_GET_NAME - Если флаг установлен, значит модуль поддерживает вывод своего названия установкой бита «SET_GET_NAME» в регистре 0x01 «BITS_0».
  • RAND_ADR - Если флаг установлен, значит модуль поддерживает генерацию случайного адреса для шины I2C регистрами 0x64 «RANDOM_NUM», «RANDOM_ADR», «BUN_ADR».
  • FLG_I2C_UP - Если флаг установлен, значит модуль позволяет управлять подтяжкой линий шины I2C при помощи бита «SET_I2C_UP» регистра 0x01 «BITS_0».

Регистр 0x01 «BITS_0» - содержит биты установки состояния модуля:

Регистр для записи и чтения.

  • SET_RESET - Бит запускает программную перезагрузку модуля. О завершении перезагрузки свидетельствует установка флага «FLG_RESET» регистра 0x00 «FLAGS_0».
  • SET_SELF_TEST - Бит запускает самотестирование модуля. При успешном завершении самотестирования устанавливается флаг «FLG_SELF_TEST » регистра 0x00 «FLAGS_0». Не поддерживается данным модулем.
  • SET_GET_NAME - Бит указывает использовать регистр 0x04 «MODEL» для посимвольного вывода названия модуля. Бит сбрасывается автоматически через 300 мс после его установки. Если флаг «FLG_GET_NAME» регистра 0x00 «FLAGS_0» сброшен, значит модуль не поддерживает посимвольный вывод своего названия.
  • BLOCK_ADR - Бит блокирует смену и сохранение адреса для шины I2C. Бит устанавливается автоматически при попытке записи данных в регистры предназначенные только для чтения. Это защищает чип от ненамеренной смены адреса шумами на шине I2C, бит используется в модулях версии 5 и выше. Версия модуля хранится в регистре 0x05 «VERSION».
  • SET_I2C_UP - Бит управляет внутрисхемной подтяжкой линий шины I2C. Значение бита сохраняется в FLASH память модуля. Установка бита в «1» приведёт к подтяжке линий SDA и SCL до уровня 3,3 В. На линии I2C допускается устанавливать внешние подтягивающие резисторы и иные модули с подтяжкой до уровня 3,3 В или 5 В, вне зависимости от состояния текущего бита. Если флаг «FLG_I2C_UP» регистра 0x00 «FLAGS_0» сброшен, значит управление подтяжкой не поддерживается модулем.
  • SAVE_ADR_EN - Бит разрешает записать новый адрес модуля для шины I2C в FLASH память. Бит самостоятельно сбрасывается после сохранения адреса во FLASH память. Запись адреса выполняется следующим образом: нужно установить бит «SAVE_ADR_EN», после чего записать новый адрес в регистр 0x06 «ADDRESS» с установленным битом «SAVE_FLASH».

Регистр 0x04 «MODEL» - содержит идентификатор типа модуля:

Регистр только для чтения.

  • MODEL[7-0] - Для модуля - ORP-метр, FLASH-I2C - идентификатор равен 0x1B.
  • Если установлен флаг «FLG_GET_NAME» регистра 0x00 «FLAGS_0» значит модуль поддерживает посимвольный вывод своего названия.
  • Установка бита «SET_GET_NAME» регистра 0x01 «BITS_0» включает режим посимвольного вывода названия модуля. При этом в регистре 0x04 «MODEL» появится первый символ названия модуля. В процессе чтения регистра 0x04 «MODEL» он будет возвращать очередной символ названия, вплоть до символа конца строки имеющего код 0x00. Далее цикл повторится.
  • Сброс бита «SET_GET_NAME» регистра 0x01 «BITS_0» отключает режим посимвольного вывода названия модуля. Регистр 0x04 «MODEL» вновь будет содержать идентификатор.

Регистр 0x05 «VERSION» - содержит версию прошивки модуля:

Регистр только для чтения.

  • VERSION[7-0] - Версия прошивки (от 0x01 до 0xFF).

Регистр 0x06 «ADDRESS» - отвечает за чтение/установку адреса модуля на шине I2C:

Регистр для чтения и записи.

  • ADDRESS[6-0] - 7 бит адреса модуля на шине I2C. При чтении возвращается текущий адрес модуля, при записи устанавливается указанный адрес модулю. Допускается указывать адреса в диапазоне: 7 < адрес < 127.
  • SAVE_FLASH - Флаг записи адреса в FLASH память модуля.
    Флаг имеет значение только при записи данных в регистр.
    Если флаг сброшен, то адрес в битах ADDRESS[6-0] будет установлен временно (до отключения питания, или сброса/записи нового адреса). Если флаг установлен, то адрес в битах ADDRESS[6-0] будет сохранён в FLASH память модуля (останется и после отключения питания), но только если в бите «SAVE_ADR_EN» регистра 0x01 «BITS_0» установлена логическая 1. Если флаг «SAVE_FLASH» установлен, а бит «SAVE_ADR_EN» сброшен, то адрес в битах ADDRESS[6-0] не будет установлен ни временно, ни постоянно.

Регистр 0x07 «CHIP_ID» - содержит идентификатор общий для всех модулей серии «Flash»:

Регистр только для чтения.

У всех модулей серии «Flash» в регистре «CHIP_ID» содержится значение 0x3C. Если требуется отличить модули серии «Flash» на шине I2C от сторонних модулей, то достаточно прочитать значение регистров 0x06 «ADDRESS» и 0x07 «CHIP_ID» всех модулей на шине I2C. Если 7 старших битов регистра 0x06 «ADDRESS» хранят адрес совпадающий с адресом модуля, а в регистре 0x07 «CHIP_ID» хранится значение 0x3C, то можно с большой долей вероятности утверждать, что данный модуль является модулем серии «Flash».

Регистры 0x0C-0x0D «HARDWARE_Eh» - хранят Eh калибровочной жидкости:

Регистры для чтения и записи.

Значение регистров сохраняется после отключения питания.

  • HARDWARE_Eh[15-0] - Известный ОВП жидкости используемой для калибровки кнопкой. Целочисленное значение от 0мВ до ±1650мВ хранится в коде дополнения до двух.
    Значение по умолчанию +246мВ.
  • Записываемое значение применяется после записи старшего байта.

Регистры 0x0E-0x0F «SOFTWARE_Eh» - хранят Eh калибровочной жидкости:

Регистры только для записи.

  • SOFTWARE_Eh[15-0] - Известный ОВП жидкости для программной калибровки модуля.
    Целочисленное значение от 0мВ до ±1650мВ указывается в коде дополнения до двух.
    Значение по умолчанию 0мВ.
  • Значение указывается перед установкой бита CALC регистра 0x10 «CALIBRATION».
  • Записываемое значение применяется после записи старшего байта.

Регистр 0x10 «CALIBRATION» - содержит бит запуска калибровки модуля:

Флаги для чтения, бит «BIT_CALC» для записи.

Модуль аппаратно меняет значение регистра в процессе калибровки.

  • FLG_STATUS - Флаг информирует о выполнении калибровки.
    Флаг аппаратно устанавливается при запуске калибровки и сбрасывается по окончании.
    Запись любых значений игнорируется модулем.
  • FLG_RESULT - Флаг информирует о результате последней калибровки.
    Флаг аппаратно устанавливается при успехе калибровки и сбрасывается при провале.
    Запись любых значений игнорируется модулем.
  • BIT_CALC - Бит запуска калибровки модуля.
    Установка бита приводит к запуску калибровки.
    Устанавливать бит нужно не раньше чем через 20-30 секунд после опускания датчика в калибровочную жидкость. До установки бита требуется указать ОВП калибровочной жидкости в регистры 0x0E-0x0F «SOFTWARE_Eh».
  • Алгоритм калибровки модуля:
    - Установите бит «BIT_CALC».
    - Модуль аппаратно сбросит все биты и установит флаг «FLG_STATUS».
    - Модуль несколько секунд читает напряжения Vin и Vout.
    - Модуль усредняет прочитанные значения и приводит их к мВ.
    - Модуль вычисляет коэффициент K по формуле: K=SOFTWARE_Eh / (Vout-Vin).
    - Модуль аппаратно сбрасывает флаг «FLG_STATUS».
    - Если калибровка выполнена успешно, то аппаратно устанавливается флаг «FLG_RESULT», иначе он остаётся сброшенным.
    - Новое значение коэффициента K доступно из регистров 0x11-0x12 «K».

Регистры 0x11-0x12 «K» - содержат поправочный коэффициент:

Регистры для чтения и записи.

Значение регистров сохраняется после отключения питания.

  • K[15-0] - Поправочный коэффициент в десятитысячных долях.
    Регистры хранят значение от 1 = 0.0001, до 65'535 = 6.5535.
    Значение по умолчанию 1'000 = 1.000.
    Поправочный коэффициент компенсирует влияние температуры, компонентов схемы и износа датчика на результат вычислений.
  • Записываемое значение применяется после записи старшего байта «K[15-8]».
  • Значение регистров может быть не только записано, но и рассчитано модулем по завершении калибровки.

Регистры 0x13-0x14 «Vin» - содержат напряжение на входе датчика:

Регистры только для чтения.

  • Vin[15-0] - Напряжение на входе датчика в десятитысячных долях В.
    Регистры хранят значение от 0 = 0.0000 В, до 65'535 = 6.5535 В.
    Модуль смещает потенциал на входе датчика в значение 3.3 В / 2 = 1.650 В.
    Это удобно при работе с аналоговым выходом модуля, так как всё что выше половины от 3.3В указывает на преобладание окислительной способности жидкости (Eh>0), а всё что ниже, на преобладание восстановительной способности (Eh<0).
    Модуль постоянно считывает реальное напряжение на входе датчика и записывает в настоящие регистры. Именно это значение (а не константа 1,65В) используется модулем при вычислении ОВП жидкостей.

Регистры 0x15-0x16 «Vout» - содержат напряжение на аналоговом выходе модуля:

Регистры только для чтения.

  • Vout[15-0] - Напряжение на аналоговом выходе модуля в десятитысячных долях В.
    Регистры хранят значение от 0 = 0.0000 В, до 65'535 = 6.5535 В.
    Напряжение на аналоговый выход модуля подаётся с выхода датчика через повторитель напряжения, значит напряжение на выходе модуля равно напряжению на выходе датчика.

Регистры 0x17-0x18 «Eh» - содержат ОВП жидкости:

Регистры только для чтения.

  • Eh[15-0] - ОВП жидкости в мВ.
    Целочисленное значение от 0мВ до ±1650мВ хранится в коде дополнения до двух.
    ОВП жидкости определяется модулем по формуле Eh = K(Vout-Vin), где все напряжения указаны в мВ.

Регистры 100+:

У младших версий модулей линейки «FLASH-I2C» нет блока регистров «100+», так же этого блока нет у модулей линейки «Metro», о его наличии свидетельствует установленный флаг «RAND_ADR» в регистре 0x00 «FLAGS_0».

Блок регистров «100+» с адресами от 0x64 (100)10 до 0x75 (117)10 не участвует в работе модуля, он предназначен только для обнаружения модулей с одинаковыми адресами и назначения этим модулям разных адресов, не отключая их от шины I2C.

Карта регистров 100+:

адрес76543210
0x64
0x66		 RANDOM_NUM[7-0]
RANDOM_NUM[15-8]
0x66 RANDOM_ADR[7-0]
0x67 BUN_ADR_0F BUN_ADR_0E BUN_ADR_0D BUN_ADR_0C BUN_ADR_0B BUN_ADR_0A BUN_ADR_09 BUN_ADR_08
0x68 BUN_ADR_17 BUN_ADR_16 BUN_ADR_15 BUN_ADR_14 BUN_ADR_13 BUN_ADR_12 BUN_ADR_11 BUN_ADR_10
0x69 BUN_ADR_1F BUN_ADR_1E BUN_ADR_1D BUN_ADR_1C BUN_ADR_1B BUN_ADR_1A BUN_ADR_19 BUN_ADR_18
0x6A BUN_ADR_27 BUN_ADR_26 BUN_ADR_25 BUN_ADR_24 BUN_ADR_23 BUN_ADR_22 BUN_ADR_21 BUN_ADR_20
0x6B BUN_ADR_2F BUN_ADR_2E BUN_ADR_2D BUN_ADR_2C BUN_ADR_2B BUN_ADR_2A BUN_ADR_29 BUN_ADR_28
0x6C BUN_ADR_37 BUN_ADR_36 BUN_ADR_35 BUN_ADR_34 BUN_ADR_33 BUN_ADR_32 BUN_ADR_31 BUN_ADR_30
0x6D BUN_ADR_3F BUN_ADR_3E BUN_ADR_3D BUN_ADR_3C BUN_ADR_3B BUN_ADR_3A BUN_ADR_39 BUN_ADR_38
0x6E BUN_ADR_47 BUN_ADR_46 BUN_ADR_45 BUN_ADR_44 BUN_ADR_43 BUN_ADR_42 BUN_ADR_41 BUN_ADR_40
0x6F BUN_ADR_4F BUN_ADR_4E BUN_ADR_4D BUN_ADR_4C BUN_ADR_4B BUN_ADR_4A BUN_ADR_49 BUN_ADR_48
0x70 BUN_ADR_57 BUN_ADR_56 BUN_ADR_55 BUN_ADR_54 BUN_ADR_53 BUN_ADR_52 BUN_ADR_51 BUN_ADR_50
0x71 BUN_ADR_5F BUN_ADR_5E BUN_ADR_5D BUN_ADR_5C BUN_ADR_5B BUN_ADR_5A BUN_ADR_59 BUN_ADR_58
0x72 BUN_ADR_67 BUN_ADR_66 BUN_ADR_65 BUN_ADR_64 BUN_ADR_63 BUN_ADR_62 BUN_ADR_61 BUN_ADR_60
0x73 BUN_ADR_6F BUN_ADR_6E BUN_ADR_6D BUN_ADR_6C BUN_ADR_6B BUN_ADR_6A BUN_ADR_69 BUN_ADR_68
0x74 BUN_ADR_77 BUN_ADR_76 BUN_ADR_75 BUN_ADR_74 BUN_ADR_73 BUN_ADR_72 BUN_ADR_71 BUN_ADR_70
0x75 BUN_ADR_7F BUN_ADR_7E BUN_ADR_7D BUN_ADR_7C BUN_ADR_7B BUN_ADR_7A BUN_ADR_79 BUN_ADR_78

Регистры 0x64-0x65 «RANDOM_NUM» - содержат случайное число:

Регистры только для чтения.

  • RANDOM_NUM[15-0] - Содержит двухбайтное случайное число позволяющее определить наличие нескольких устройств с одинаковым адресом.
  • Значение из регистров читается одним пакетом (младший и старший байт). После чтения старшего байта, модуль на 5мс перейдёт в режим «молчания». В этом режиме модуль будет отправлять NACK мастеру после получения номера регистра в любых запросах.
  • Если прочитать регистры 0x64-0x65 «RANDOM_NUM» дважды, с промежутком между чтениями менее 5мс, то первый раз мы получим два байта случайного числа, а второй раз модуль откажет в чтении, так как отправит NACK. Но это только в том случае, если адрес модуля уникален.
  • Если адрес принадлежит нескольким устройствам, то и отвечать на запрос чтения будут несколько устройств. При первом чтении регистров 0x64-0x65 «RANDOM_NUM», биты случайного числа у разных модулей не совпадут, в результате чего один модуль передаст оба байта случайного числа и перейдёт в режим «молчания», а другой модуль (или модули) зафиксирует потерю арбитража и не передаст старший байт, следовательно, и не перейдёт в режим «молчания». Значит при повторном чтении регистров, мы опять получим два байта случайного числа от того модуля который не перешёл в режим «молчания», что будет свидетельствовать о наличии нескольких устройств на одном адресе.

Регистр 0x66 «RANDOM_ADR» - случайный адрес:

Регистр для чтения и записи.

  • RANDOM_ADR[7-0] - Позволяет задавать модулю случайный временный адрес, подтверждать временный адрес и получать информацию о состоянии временного адреса.
  • Запись 0x0F - Назначить модулю случайный временный адрес на 50 мс.
    В регистре 0x06 «ADDRESS» останется значение постоянного адреса.
  • Запись 0xF0 - Подтвердить назначенный временный адрес до отключения питания.
    В регистре 0x06 «ADDRESS» появится назначенный временный адрес.
  • Чтение 0x55 - Назначен временный случайный адрес на 50 мс.
  • Чтение 0xFF - Назначенный временный адрес подтверждён до отключения питания.
  • Чтение 0x00 - Временный адрес не назначался или отменён по истечении 50 мс.
  • Если на шине несколько устройств имеют одинаковый адрес, то запись значения 0x0F в регистр 0x66 «RANDOM_ADR» этих устройств, приведёт к тому, что каждый модуль сам себе назначит временный случайный адрес на 50 мс. За указанное время следует найти все новые временные адреса устройств и подтвердить их отправив в регистр 0x66 «RANDOM_ADR» значение 0xF0.
  • Примечание: Случайный адрес модуль выбирает сам из диапазона от 0x08 до 0x7E включительно, кроме адресов запрещённых регистрами 0x67-0x75 «BUN_ADR».

Регистры 0x67-0x75 «BUN_ADR» - запрещают назначать адреса:

Регистры для чтения и записи.

  • BUN_ADR_08 - Бит запрещает назначать адрес 0x08 регистром 0x66 «RANDOM_ADR».
  • BUN_ADR_09 - Бит запрещает назначать адрес 0x09 регистром 0x66 «RANDOM_ADR».
  • ...
  • BUN_ADR_7D - Бит запрещает назначать адрес 0x7D регистром 0x66 «RANDOM_ADR».
  • BUN_ADR_7E - Бит запрещает назначать адрес 0x7E регистром 0x66 «RANDOM_ADR».
  • Если бит регистров 0x67-0x75 «BUN_ADR» установлен, то модуль не назначит себе случайный временный адрес соответствующий установленному биту.
  • Если на шине есть несколько устройств с одинаковым адресом, то отправка команды 0x0F в регистр 0x66 «RANDOM_ADR» этих устройств, приведёт к тому, что каждый модуль сам себе назначит временный случайный адрес на 50 мс. Но вновь назначенный адрес может совпасть с адресом другого модуля на шине I2C, особенно если их много. По этому перед назначением случайного временного адреса рекомендуется записать в регистры 0x67-0x75 «BUN_ADR» все найденные на шине I2C уникальные адреса.

Доступ к данным регистров:

Каждый регистр модуля хранит 1 байт данных. Так как модуль использует интерфейс передачи данных I2C, то и доступ к данным охарактеризован им.

Обмен данными по шине I2C происходит по одному биту за один такт, после каждых переданных 8 бит (1 байта) принимающее устройство отвечает передающему одним битом: «ACK» в случае успешного приёма, или «NACK» в случае ошибки. Пакет приёма/передачи данных начинается сигналом «START» и завершается сигналом «STOP». Первый байт пакета всегда состоит из 7 бит адреса устройства и одного (младшего) бита R/W.

Сигналы интерфейса передачи данных I2C:

    Для удобства восприятия сигналов они выполнены в следующих цветах:
  • Зелёный - сигналы формируемые мастером.
  • Красный - данные отправляемые мастером.
  • Синий - данные отправляемые модулем.
  • Фиолетовый - данные отправляемые мастером или модулем.
  • «START» - отправляется мастером в начале пакета приема/передачи данных. Сигнал представляет переход уровня линии «SDA» из «1» в «0» при наличии «1» на линии «SCL».
  • «STOP» - отправляется мастером в конце пакета приёма/передачи данных. Сигнал представляет переход уровня линии «SDA» из «0» в «1» при наличии «1» на линии «SCL».
  • БИТ - значение бита считывается с линии «SDA» по фронту импульса на линии «SCL».
  • «ACK» - бит равный 0, отправляется после успешного приёма байта данных.
  • «NACK» - бит равный 1, отправляется после байта данных в случае ошибки.
  • ПЕРВЫЙ БАЙТ - отправляется мастером, состоит из 7 бит адреса и бита «RW».
  • «R/W» - младший бит первого байта данных указывает направление передачи данных пакета, 1 - прием (от модуля к мастеру), 0 - передача (от мастера в модуль).
  • «RESTART» - повторный старт, отправляется мастером внутри пакета. Сигнал представляет из себя «START» отправленный не на свободной шине, а внутри пакета.

ВАЖНО: Все изменения на линии «SDA» должны происходить только при наличии «0» на линии «SCL» за исключением сигналов «START», «STOP» и «RESTART».

    Запись данных в регистры:

    • Отправляем сигнал «START».
    • Отправляем первый байт: 7 бит адреса модуля и бит «R/W» равный 0 (запись).
      Получаем ответ от модуля в виде одного бита «ACK».
    • Отправляем второй байт: адрес регистра в который будет произведена запись.
      Получаем ответ от модуля в виде одного бита «ACK».
    • Отправляем третий байт: данные для записи в регистр.
      Получаем ответ от модуля в виде одного бита «ACK».
    • Далее можно отправить четвёртый байт данных для записи в следующий по порядку регистр и т.д.
    • Отправляем сигнал «STOP».

    Пример записи в один регистр:

    Запись значения 0x2A в регистр 0x06 модуля с адресом 0x09:

                                     // Запись в регистр методами библиотеки Wire.h
Wire.beginTransmission(0x09);    // Инициируем передачу данных в устройство с адресом 0x09.
Wire.write(0x06);                // Записываем в буфер байт адреса регистра.
Wire.write(0x26);                // Записываем в буфер байт который будет записан в регистр.
Wire.endTransmission();          // Выполняем передачу адреса и байтов из буфера. Функция возвращает: 0-передача успешна / 1 - переполнен буфер для передачи / 2 - получен NACK при передаче адреса / 3 - получен NACK при передаче данных / 4 - другая ошибка.

    Пример записи в несколько регистров подряд:

    Запись в модуль с адресом 0x09 нескольких значений начиная с регистра 0x12:
    В регистр 0x12 запишется значение 0x0F, в следующий по порядку регистр (0x13) запишется значение 0x30 и в следующий по порядку регистр (0x14) запишется значение 0xB1.

                                     // Запись в регистры методами библиотеки Wire.h
byte data[3] = {0x0F,0x30,0xB1}; // Определяем массив с данными для передачи.
Wire.beginTransmission(0x09);    // Инициируем передачу данных в устройство с адресом 0x09.
Wire.write(0x12);                // Записываем в буфер байт адреса первого регистра.
Wire.write(data, 3);             // Записываем в буфер 3 байта из массива data.
Wire.endTransmission();          // Выполняем передачу адреса и байт из буфера. Функция возвращает: 0-передача успешна / 1 - переполнен буфер для передачи / 2 - получен NACK при передаче адреса / 3 - получен NACK при передаче данных / 4 - другая ошибка.

    Чтение данных из регистров:

    • При чтении пакет делится на 2 части: запись № регистра и чтение его данных.
    • Отправляем сигнал «START».
    • Отправляем первый байт: 7 бит адреса модуля и бит «R/W» равный 0 (запись).
      Получаем ответ от модуля в виде одного бита «ACK».
    • Отправляем второй байт: адрес регистра из которого нужно прочитать данные.
      Получаем ответ от модуля в виде одного бита «ACK».
    • Отправляем сигнал «RESTART».
    • Отправляем первый байт после «RESTART»: 7 бит адреса и бит «R/W» равный 1 (чтение).
      Получаем ответ от модуля в виде одного бита «ACK».
    • Получаем байт данных из регистра модуля.
      Отвечаем битом «ACK» если хотим прочитать следующий регистр, иначе отвечаем «NACK».
    • Отправляем сигнал «STOP».

    Пример чтения одного регистра:

    Чтение из модуля с адресом 0x09 байта данных регистра 0x05:
    (в примере модуль вернул значение 0x01).

                                     // Чтение регистра методами библиотеки Wire.h
byte data;                       // Объявляем переменную для чтения байта данных.
Wire.beginTransmission(0x09);    // Инициируем передачу данных в устройство с адресом 0x09.
Wire.write(0x05);                // Записываем в буфер байт адреса регистра.
Wire.endTransmission(false);     // Выполняем передачу без установки состояния STOP.
Wire.requestFrom(0x09, 1);       // Читаем 1 байт из устройства с адресом 0x09. Функция возвращает количество реально принятых байтов. Так как предыдущая функция не установила состояние STOP, то состояние START установленное данной функцией будет расценено как RESTART.
data=wire.read();                // Сохраняем прочитанный байт в переменную data.

    Пример чтения нескольких регистров подряд:

    Чтение из модуля с адресом 0x09 нескольких регистров начиная с регистра 0x05:
    (в примере модуль вернул значения: 0x01 из рег. 0x05, 0x13 из рег. 0x06, 0xC3 из рег. 0x07).

                                     // Чтение регистров методами библиотеки Wire.h
byte data[3];                    // Объявляем массив для чтения данных.
Wire.beginTransmission(0x09);    // Инициируем передачу данных в устройство с адресом 0x09.
Wire.write(0x05);                // Записываем в буфер байт адреса регистра.
Wire.endTransmission(false);     // Выполняем передачу без установки состояния STOP.
Wire.requestFrom(0x09, 3);       // Читаем 3 байта из устройства с адресом 0x09. Функция возвращает количество реально принятых байтов. Так как предыдущая функция не установила состояние STOP, то состояние START установленное данной функцией будет расценено как RESTART.
int i=0;                         // Определяем счётчик номера прочитанного байта.
while( Wire.available() ){       // Выполняем цикл while пока есть что читать из буфера.
  if(i<3){                       // Лучше делать такую проверку, чтоб не записать данные за пределы массива data!
    data[i] = wire.read(); i++;  // Читаем очередной байт из буфера в массив data.
  }                              //
}                                //

    Примечание:

    • Если на линии I2C только один мастер, то сигнал «RESTART» можно заменить на сигналы «STOP» и «START».
    • Рекомендуется не выполнять чтение или запись данных чаще 200 раз в секунду.
      Обратите внимание на сигналы «RESTART» и «STOP» в пакетах чтения данных:
    • Между фронтом и спадом сигнала «RESTART» проходит фронт импульса на линии «SCL», что расценивается как передача бита равного 1.
    • Между сигналом «NACK» и сигналом «STOP» проходит фронт импульса на линии «SCL», что расценивается как передача бита равного 0.
    • Эти биты не сохраняются в модулях и не расцениваются как ошибки.

    Модуль не поддерживает горячее подключение: Подключайте модуль только при отсутствии питания и данных на шине I2C. В противном случае потребуется отключить питание при уже подключённом модуле.

    Пример чтения окислительно-восстановительного потенциала:

    Следующий скетч выводит ОВП жидкости в монитор последовательного порта.

    #include <Wire.h>                            // Подключаем библиотеку Wire для работы с шиной I2C.
                                             //
const uint8_t  ADDRESS = 0x09;               // Определяем адрес модуля на шине I2C.
const uint8_t  REG_Eh  = 0x17;               // Определяем адрес регистра хранящего ОВП (мл. байт).
int16_t        VAL_Eh;                       // Объявляем переменную для получения ОВП.
                                             //
void setup(){                                //
     Serial.begin(9600);                     // Инициируем связь с монитором последовательного порта на скорости 9600 бит/сек.
     while(!Serial){;}                       // Ждём готовность к работе аппаратной шины UART.
     Wire.setClock(100000L);                 // Устанавливаем скорость передачи данных по шине I2C.
     Wire.begin();                           // Инициируем работу c шиной I2C в качестве мастера.
     delay(100);                             //
}                                            //
                                             //
void loop(){                                 //
     Wire.beginTransmission(ADDRESS);        // Инициируем передачу данных по шине I2C к устройству с адресом ADDRESS и битом RW=0 (запись). При этом сама передача не начнётся.
     Wire.write(REG_Eh);                     // Функция write() помещает значение своего аргумента в буфер для передачи, в данном случае это адрес регистра REG_Eh.
     Wire.endTransmission(false);            // Выполняем инициированную ранее передачу данных (параметр false указывает что состояние STOP устанавливать не требуется).
     Wire.requestFrom(ADDRESS, 2);           // Читаем из модуля с адресом ADDRESS, 2 байта данных в буфер библиотеки Wire. Так как предыдущая функция не установила состояние STOP, то состояние START установленное данной функцией будет расценено как RESTART.
     VAL_Eh  = (int16_t)Wire.read();         // Сохраняем первый байт полученных данных (мл.).
     VAL_Eh |= (int16_t)Wire.read()<<8;      // Добавляем второй байт полученных данных (ст.).
     Serial.print("ОВП жидкости = ");        // Выводим текст.
     Serial.print(VAL_Eh);                   // Выводим ОВП со знаком.
     Serial.print(" мВ.\r\n");               // Выводим текст.
     delay(500);                             //
}                                            //
      Действия выполняемые в коде setup():
    • Инициализация работы с шиной UART на скорости 9'600 бит/сек.
    • Инициализация работы с шиной I2C на скорости 100'000 бит/сек.
      Действия выполняемые в коде loop():
    • Получение от модуля с адресом ADDRESS данных из регистра REG_Eh в VAL_Eh.
    • Вывод текста и значения переменной VAL_Eh в монитор последовательного порта.
    • Так как ОВП является знаковым числом, то переменная получающая ОВП из регистров REG_Eh должна иметь тип int16_t для корректного чтения знака.
    • Пауза на пол секунды.

    Габариты:

    Все модули линейки "Trema" выполнены в одном формате:

    Ссылки:




    Обсуждение

    Гарантии и возврат Используя сайт Вы соглашаетесь с условями