ESP32-C3無線通信芯片廠家樂鑫iot解決方案驅動開發外設應用,之前介紹了一個物聯網應用產品(智能照明產品)的功能和硬件組成,本文將介紹物聯網應用產品的驅動開發。在物聯網體系結構中,感知控制層的一個重要功能是對物體進行控制,如控制燈光、窗簾的開關等。針對不同的控制對象,需要相應的硬件驅動支持,如LED驅電路、電機驅動控制單元等。感知控制層可以結合上層的云計算、數據挖掘和模糊識別等人工智能技術,無線通信芯片廠家樂鑫iot解決方案對海量的數據和信息進行分析與處理,對物體實施智能化的控制,實現對物理世界的實時控制、精確管理和科學決策。
驅動開發過程
開發一個傳感器驅動一般需要下面的幾個步驟: 了解傳感器、開發傳感器驅動、傳感器驅動測試。
(1)了解傳感器。根據傳感器的技術規格書或其他途徑了解傳感器的特性,并記錄傳感器的主要特性,包括傳感器類型、通信接口(如I2C、SPI等)、測量周期、工作模式、電源模式等。
(2)開發傳感器驅動。開發傳感器驅動的主要任務是利用所選 SoC 提供的外設接口,控制傳感器的相關行為。
(3)傳感器驅動測試。傳感器驅動開發完成后,還需要編寫測試用例,測試能否成功讀取數據和控制接口。
同理,無線通信芯片廠家樂鑫iot解決方案開發一個物體控制類驅動,也需要下面幾個步驟:了解控制單元原理、驅動開發、驅動測試。
(1)了解控制單元原理。根據控制單元所用控制器的技術規格書,了解控制單元的控制原理,為選擇合適的外設接口做準備。
(2)驅動開發。根據控制單元的控制原理,選擇 SoC 的外設接口,并實現相應驅動程序API的開發,供其他嵌入式軟件模塊調用。
(3)驅動測試。編寫測試用例,測試各驅動程序 API 是否可以被正常調用,并實現預期功能。
ESP32-C3 外設應用
無線通信芯片廠家樂鑫iot解決方案ESP32-C3 芯片擁有豐富的外設接口,本文將介紹 ESP32-C3 外設接口在感知控制層中的應用場景。
HMI:
顯示:I2S、SPI、I2C 外接相同接口的屏幕,如LCD、OLED、段碼屏
音頻:I2S、LED PWM 播放音頻
輸入:GPIO、ADC 物理按鍵;I2C、SPI外接觸摸芯片
傳感器:
I2C、SPI、UART 外接傳感器,如溫濕度傳感器
ADC 數模轉換器,如用于電壓采集
RMT 外接 1-Wire 傳感器
控制器:
GPIO 控制,如開關
LED PWM 控制,如亮度調節
RMT 外接 1-Wire 控制器
I2C、SPI、UART 外接控制器
TWAI 外接控制器,如CAN 接口的控制器
1.人機交互 (Human Machine Interface,HMI)
HMI產品是利用顯示屏顯示的,通過輸入單元(如觸摸屏、按鍵等)輸入操作命令,實現人與機器信息交互的數字設備。針對 HMI 的應用場景,可使用無線通信芯片廠家樂鑫iot解決方案ESP32-C3 的SPI、I2 外設接口連接LCD 彩屏、單色屏、OLED 屏。使用普通 GPIO 和ADC可以實現物理按鍵功能,供用戶操作使用。更進一步,如果使用帶電容觸摸GPIO的SOC(如ESP32、ESP32S2、ESP32-S3等),則可以使用電容觸摸 GPIO 開發觸摸按鍵、矩陣按鍵、線性滑條、二維觸摸面板、接近感應等功能。按鍵和屏幕相關的功能適用于帶顯示屏的智能門鎖等應用。使用 I2S 接口還可以外接音頻編/解碼器,適用于需要語音播放、識別的應用。除此之外,數碼管/LED 點陣是嵌入式系統中常見的顯示方案,數碼管/LED 顯示驅動器可以使用12C 接口進行驅動,該方案比LCD 顯示屏占用更少的引腳和內存資源,實現也更加簡單,比較適合計時、計數、狀態顯示等具有單一顯示需求的應用場景。
2.傳感器
通俗地講,傳感器是指可以把自然界中的各種物理量、化學量、生物量轉化為可測量的電信號的裝置與元件,由此可見傳感器的種類是眾多紛雜的。傳感器屬于物聯網的神經末梢,成為人類全面感知自然的核心元件,各類傳感器的大規模部署和應用是構成物聯網不可或缺的基本條件。對于不同的應用,需要使用不同的傳感器,如溫濕度傳感器、慣性傳感器、光傳感器、氣壓傳感器、手勢傳感器等。不同的傳感器可能需要不同的外設接口與之相連接額,才能控制傳感器的工作并收集傳感器的數據。為此,無線通信芯片廠家樂鑫iot解決方案ESP32-C3 的 12C、SPI、ADC 等外接口警察用于傳感器的驅動。
3.控制類
對物體實施控制是感知控制層的重要功能之一??刂葡到y可以分為兩類:一類是開環控統,另一類是閉環控制系統。開環控制系統不使用反饋,直接使用執行器來控制物體(被控對象),控制器的輸出信號對控制系統的其他信號不起作用,即控制器的輸出信號沒有反饋回去影響控制系統中的其他信號。閉環控制系統通常使用傳感器測量控制器的實際輸出信號,并將實際的輸出信號反饋回去,與期望的輸出信號進行比較,得到偏差信號,采用偏差信號計算控制器輸出的控制信號。在智能家居的應用中,常見的被控對象有照明燈光、電機起停、開關控制等,這些被控對象大多使用 SoC 提供數字信號和模擬信號即可完成控制。無線通信芯片廠家樂鑫iot解決方案ESP32-C3擁有的LED PWM、GPIO、ADC 等外設接口可用于智能家居中的被控對象。