手把手带你使用EFR32 -- 土壤湿度传感器变身第二形态,以 ZigBee 形态出击

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前言

后悔,总之就是 非常后悔 ,我当时到底是为啥才会猪油蒙心,选择了 EFR32 来学习 ZigBee 使用啊?

EFR32 这玩意看性能确实不错,但是资料太少了,EmberZnet SDK 也是用得一头雾水。能找到的教程和例子基本是都是控制一下LED ,配置入网啥的,具体的涉及常用的ADC,I2C什么的资料太难找了,SDK 里面也没有找到类似demo的东西,总之就是非常痛苦。

这里给大家分享一些好东西!EFR32和EFM32 非常全面的驱动示例 demo 这玩意救我狗命啊!国内不知道为啥都没有人分享这么好的玩意,找到了下载居然还要钱!这里就分享给大家吧。

https://github.com/SiliconLabs/peripheral_examples/tree/master/series2

超级实用的 EFR32 demo !

硬件准备

我使用的是 画时科技的 ZDB-01 是 silicon EFR32MG21 的开发板。

传感器用了以前的 DFRobot 电容式土壤湿度传感器模块

因为第一次接触 ZigBee 我没有什么 ZigBee 的网关和上位机啥的,一开始我还蛮头疼,然后我发现 精灵一号 就有 ZigBee 网关功能,这玩意还真是方便啊,万万没想到之前买的精灵一号还能在这时候帮上忙。

但是笑死,官方又没有提供开发调试工具,还得自己写。

软件准备

EFR32 入网流程可以参考我上一篇文章 《手把手带你使用ZigBee——通过爱智控制EFR32,以及 Simplicity Studio 使用过程中注意事项》 这里就不赘述了。

土壤湿度传感器 的输出是模拟量所以需要在 Simplicity Studio 的 Defaultmode Peripherals 中添加并配置 IADC

不知道是我 IDE 问题还是啥,自动生成的 SDK 中生成的 IADC 库文件不全,缺少 IADC.c 文件,而且 IADC.h 有问题。需要我们自己添加一下 IADC.c 和 IADC.h 文件,这两个文件的下载地址:

https://github.com/ryankurte/efm32-base/blob/master/emlib/src/em_iadc.c

将下载下来的 IADC.c 放入项目文件夹的 emlib 文件夹下:

然后在 IDE 中 Refresh 一下:

而 IADC.h 虽然存在,但是有问题,无法通过编译,需要替换成新的 IADC.h ,网上大部分教程都建议不要修改 SDK

而选择 Make a Copy

但是经过我亲测,在这里我建议大家选择 Edit in SDK ,因为选择 Make a Copy 的话会报错(虽然不影响编译),提示某些符号无法解析,可能是出现了重复定义的情况,而且这个 SDK 中的文件就是有问题的,保留也没有意义,不如直接替换成新的文件。

代码分析

这个代码是基于官方 demo 基础上修改而来。

为了方便讲解逻辑,我会打乱代码的顺序可能还会进行裁剪,要是想直接拿代码跑的朋友可以直接去 灵感桌面的秘密宝库 获取代码,或者直接 clone:

https://gitee.com/inspiration-desktop/DEV-lib-arduino.git

头文件与初始化配置

#include "app/framework/include/af.h"
#include "em_device.h"
#include "em_chip.h"
#include "em_cmu.h"
#include "em_iadc.h"
#include "em_gpio.h"

// Set CLK_ADC to 10MHz
#define CLK_SRC_ADC_FREQ          20000000 // CLK_SRC_ADC
#define CLK_ADC_FREQ              10000000 // CLK_ADC - 10MHz max in normal mode

/*
 * Specify the IADC input using the IADC_PosInput_t typedef.  This
 * must be paired with a corresponding macro definition that allocates
 * the corresponding ABUS to the IADC.  These are...
 *
 * GPIO->ABUSALLOC |= GPIO_ABUSALLOC_AEVEN0_ADC0
 * GPIO->ABUSALLOC |= GPIO_ABUSALLOC_AODD0_ADC0
 * GPIO->BBUSALLOC |= GPIO_BBUSALLOC_BEVEN0_ADC0
 * GPIO->BBUSALLOC |= GPIO_BBUSALLOC_BODD0_ADC0
 * GPIO->CDBUSALLOC |= GPIO_CDBUSALLOC_CDEVEN0_ADC0
 * GPIO->CDBUSALLOC |= GPIO_CDBUSALLOC_CDODD0_ADC0
 *
 * ...for port A, port B, and port C/D pins, even and odd, respectively.
 */
#define IADC_INPUT_0_PORT_PIN     iadcPosInputPortBPin0;     //  配置输入引脚
#define IADC_INPUT_1_PORT_PIN     iadcNegInputPortBPin1;     

#define IADC_INPUT_0_BUS          BBUSALLOC                  //  配置总线
#define IADC_INPUT_0_BUSALLOC     GPIO_BBUSALLOC_BEVEN0_ADC0
#define IADC_INPUT_1_BUS          BBUSALLOC
#define IADC_INPUT_1_BUSALLOC     GPIO_BBUSALLOC_BODD0_ADC0

/*******************************************************************************
 ***************************   GLOBAL VARIABLES   *******************************
 ******************************************************************************/

static volatile uint32_t sample;
const float AirValue = 465;                       // 初始化最大干燥 (传感器在空中的情况)这个数据每个传感器不一样,需要自己测试
const float WaterValue = 1177;                    // 初始化最大湿度 (传感器放入水中的情况)

EmberEventControl AcoinfoAioReportEventControl;   // 声明事件

设置上电打印与上电初始化 IADC

void emberAfMainInitCallback(void)
{
    emberAfCorePrintln("---------------灵感桌面---------------");
    // 初始化 IADC
    initIADC();
}

设置按按钮入网

void emberAfHalButtonIsrCallback(uint8_t button, uint8_t state)
{
  if (state == BUTTON_RELEASED) {
      emberAfPluginNetworkSteeringStart();
  }
}

初始化 IADC ,我比较奇怪的一点,在上面 Defaultmode Peripherals 的时候就已经配置过 IADC 了,为什么在这里还需要配置?之前尝试 LED 的时候就不需要。(我试过了,不重新初始化 IADC 是不能用的)

void initIADC (void)
{
	  // 初始化结构体声明
	  IADC_Init_t init = IADC_INIT_DEFAULT;
	  IADC_AllConfigs_t initAllConfigs = IADC_ALLCONFIGS_DEFAULT;
	  IADC_InitSingle_t initSingle = IADC_INITSINGLE_DEFAULT;
	  IADC_SingleInput_t initSingleInput = IADC_SINGLEINPUT_DEFAULT;

	  // 重置IADC以重置配置,以防它已被其他代码修改
	  IADC_reset(IADC0);

	  // 为IADC选择时钟
	  CMU_ClockSelectSet(cmuClock_IADCCLK, cmuSelect_FSRCO);  // FSRCO - 20MHz

	  // 修改init结构体并初始化此处设置HFSCLK预设值
	  init.srcClkPrescale = IADC_calcSrcClkPrescale(IADC0, CLK_SRC_ADC_FREQ, 0);
//
//	  // 默认情况下,扫描和单个转换都使用配置0。使用无缓冲AVDD(供电电压为mV)作为参考
	  initAllConfigs.configs[0].reference = iadcCfgReferenceVddx;
	  initAllConfigs.configs[0].vRef = 3300;
//
//	  // 除以CLK_SRC_ADC,设置CLK_ADC频率
	  initAllConfigs.configs[0].adcClkPrescale = IADC_calcAdcClkPrescale(IADC0,
	                                             CLK_ADC_FREQ,
	                                             0,
	                                             iadcCfgModeNormal,
	                                             init.srcClkPrescale);
//
//	  // 将引脚分配到差分模式下的正输入
	  initSingleInput.posInput   = IADC_INPUT_0_PORT_PIN;
	  // 负输入
	  initSingleInput.negInput   = IADC_INPUT_1_PORT_PIN;
//
//	  // 初始化 IADC
	  IADC_init(IADC0, &init, &initAllConfigs);
//
//	  // 初始化Single转换输入
	  IADC_initSingle(IADC0, &initSingle, &initSingleInput);

	  // 为ADC0输入分配模拟总线
	  GPIO->IADC_INPUT_0_BUS |= IADC_INPUT_0_BUSALLOC;
	  GPIO->IADC_INPUT_1_BUS |= IADC_INPUT_1_BUSALLOC;
}

我尝试通过 aio 命令触发 aio 回调函数从而获取 aio 输出,但是失败了,不知道为什么我报文发过去,板子也收到了,但是就是没办法触发 aio 的回调函数,但是 dio 命令的回调却是正常的,于是我在这取了个巧,通过 EFR32 的事件机制规避了这个问题。

通过发送 dio 命令触发 dio 函数的回调函数,然后在 dio 回调函数中激活事件,调用事件函数获取 传感器数据然后通过 aio 通道发送给精灵一号。

这是 dio 函数的回调函数,在这激活事件

void emberAfOnOffClusterServerAttributeChangedCallback(int8u endpoint,
                                                       EmberAfAttributeId attributeId)
{
    EmberAfStatus status;
    uint8_t data[1];
    emberAfCorePrintln("---------------LED---------------");
    emberAfCorePrintln("attributeId:%x",attributeId);


      status = emAfReadAttribute(endpoint,
                                 ZCL_ON_OFF_CLUSTER_ID,
                                 attributeId,
                                 0x40,
                                 0x0000,
                                 data,
                                 1,
                                 NULL);
      if (status == EMBER_ZCL_STATUS_SUCCESS) {
          if(attributeId == ZCL_ACOINFO_ZB_DIO_ATTR_1_ATTRIBUTE_ID){
               //激活事件
               emberEventControlSetActive(AcoinfoAioReportEventControl);
           }
      }
}

这是事件处理函数,在这里获取到 IADC 数据,并且发送到精灵一号

void AcoinfoAioReportEventHandler(void)
{
    // 在下次使用之前禁用该事件
    emberEventControlSetInactive(AcoinfoAioReportEventControl);
//
//    // 开始转换 IADC
    IADC_command(IADC0,iadcCmdStartSingle);

    // Wait for conversion to be complete
    while((IADC0->STATUS & (_IADC_STATUS_CONVERTING_MASK
                | _IADC_STATUS_SINGLEFIFODV_MASK)) != IADC_STATUS_SINGLEFIFODV); //while combined status bits 8 & 6 don't equal 1 and 0 respectively

    sample = IADC_pullSingleFifoResult(IADC0).data;

    emberAfCorePrintln("sample:%d",sample);
    float data = 100 - (((sample - AirValue)/(WaterValue - AirValue))*100);
    if(data > 100)
    {
    	data = 100;
    } else if(data < 0)
    {
    	data = 0;
    }
    emberAfCorePrintln("data:%d",data);

    uint8_t * p_data = (uint8_t *)&data;
    uint8_t buf[7] = {0};
    buf[0] = ZCL_ACOINFO_ZB_AIO_ATTR_1_ATTRIBUTE_ID && 0xFF;
    buf[1] = ZCL_ACOINFO_ZB_AIO_ATTR_1_ATTRIBUTE_ID >> 8;
    buf[2] = ZCL_FLOAT_SINGLE_ATTRIBUTE_TYPE;
    for(int i=0;i<4;i++){
        buf[3+i] = *p_data++;
    }
    emberAfFillCommandGlobalServerToClientReportAttributes(ZCL_ACOINFO_ZB_AIO_CLUSTER_ID,
                                                           (uint8_t *)buf, 7);
    emberAfSetCommandEndpoints(1, 1);
    emberAfSendCommandUnicast(EMBER_OUTGOING_DIRECT, 0x0000);

    // 延迟 5 秒后重新触发事件
//    emberEventControlSetDelayMS(AcoinfoAioReportEventControl, 5000);
//    // 结尾处重置回未激活状态
    emberEventControlSetInactive(AcoinfoAioReportEventControl);
}

总结

土壤湿度传感器的 ZigBee 版本就完成了,不过不知道什么原因,这块 EFR32 板子和精灵一号的相性极差,设备非常容易掉线,而且重连很慢,板子断电后想要重新连上也是非常困难的事情。不知道是什么情况。但是好歹是成功了