Die Temperaturmessung

Transkript

1 Die Temperaturmessung Praktikum Embedded Software Ingo Hericks 1

2 Inhalt Anforderungen Der Temperatursensor LM75 Der I²C-Bus Temperatursensorplatine Hinweise zur Programmierung Ingo Hericks 2

3 Anforderungen Umgebungstemperatur messen Auch negative Temperaturen sollen erfasst werden Mit einem RaspberryPi und einem geeigneten Temperatursensor Wir haben uns für den LM75 entschieden Ingo Hericks 3

4 Inhalt Anforderungen Der Temperatursensor LM75 Der I²C-Bus Temperatursensorplatine Hinweise zur Programmierung Ingo Hericks 4

5 Der Temperatursensor LM75 Quelle: (Buch) Die elektronische Welt mit Raspberry Pi entdecken, Erik Bartmann / S. 555 SMD Bauteil (SO-8 Gehäuse) Temperaturbereich: -55 C bis +125 C (+- 3 C) -25 C bis 100 C (+- 2 C) Temperaturschritte: 0,5 C I²C Bus für die Kommunikation mit dem RaspberryPi Preis: 1,60 (Reichelt) Ingo Hericks 5

6 Der Temperatursensor LM75 Quelle: (pdf) Datenblatt Im75.pdf / S Ingo Hericks 6

7 Der Temperatursensor LM75 Quelle: (pdf) Datenblatt Im75.pdf / S. 1 O.S. => Overtemperature Shutdown Ingo Hericks 7

8 Der Temperatursensor LM75 Pointer Register um Kommunikationsregister auszuwählen 0x00 => Temperaturregister nur lesen 0x01 => Konfiguration lesen-schreiben Quelle: [1] 0x02 => Temperaturgrenzwert Default: 80 C lesen-schreiben Quelle: (pdf) Datenblatt Im75.pdf / S. 8 0x03 => Temperaturgrenzwert / Hysterese Default: 75 C lesen-schreiben Ingo Hericks 8

9 Der Temperatursensor LM75 Adressierung des Sensors: Die ersten 3 Bits sind variabel Die restlichen 5 Bits sind festgelegt 2³ = 8 mögliche Slaves Quelle: (Buch) Die elektronische Welt mit Raspberry Pi entdecken, Erik Bartmann / S Ingo Hericks 9

10 Der Temperatursensor LM75 Der Aufbau des Temperaturregisters: Quelle: (Buch) Die elektronische Welt mit Raspberry Pi entdecken, Erik Bartmann / S Bit Wert in Zweier-Komplement-Darstellung Es werden 2 Bytes übertragen: High-Byte und LOW-Byte Im LOW-Byte ist der Nachkommawert (D7) Im High-Byte ist der Vorkommawert Das MSB gibt an, ob die Zahl positiv oder negativ ist MSB = 0 => positiv MSB = 1 => negativ Ingo Hericks 10

11 Der Temperatursensor LM75 Quelle: (Buch) Die elektronische Welt mit Raspberry Pi entdecken, Erik Bartmann / S Ingo Hericks 11

12 Der Temperatursensor LM75 Quelle: (Buch) Die elektronische Welt mit Raspberry Pi entdecken, Erik Bartmann / S Ingo Hericks 12

13 Inhalt Anforderungen Der Temperatursensor LM75 Der I²C-Bus Temperatursensorplatine Hinweise zur Programmierung Ingo Hericks 13

14 Der I²C-Bus Von Philips in den frühen 1980er Jahre entwickelt Ursprünglich um Chips in Fernsehgeräten einfach zu steuern I²C (Inter Integrated Circuit) ist als Master- Slave Bus konzipiert Es werden nur zwei Leitungen benötigt, um ein Netzwerk von integrierten Schaltungen zu verbinden Bis zu 127 Slaves möglich Bidirektionaler serieller Datenbus Übertragungsrate reicht von 10 kbit/s bis 400 kbit/s Quelle: (Internet) Ingo Hericks 14

15 Der I²C-Bus Master Slave Bus IC`s werden über die Steuerleitungen SDA und SCL parallel miteinander verbunden Der Master leitet die Kommunikation ein und gibt den Übertragungstakt auf der SCL- Leitung vor Master RaspberryPi / Slave LM75 Quelle: (Buch) Die elektronische Welt mit Raspberry Pi entdecken, Erik Bartmann / S. 510 Pull-Up Widerstände sind beim RaspberryPi bereits integriert Ingo Hericks 15

16 Der I²C-Bus Alle IC`s haben Open-Kollektor Ausgänge Der Pegel wird deshalb über einen Pull Up-Widerstand auf High-Pegel gehalten Dieser kann dann vom IC auf Low- Pegel gezogen werden Quelle: (pdf) Vorlesung MIPS 2, Prof. Dr.-Ing. Christian Störte / S Ingo Hericks 16

17 Der I²C-Bus Zeitverhalten am I²C-Bus Quelle: (Internet) SDA => Datenleitung / SCL => Clock Startsignal (S) (SDA von 1->0 und SCL = 1) Stoppsignal (P) (SDA von 0->1 und SCL = 1) B1 Bn => Datenbits Ingo Hericks 17

18 Der I²C-Bus Pinbelegung Raspberry: SDA1 => (3) SCL1 => (5) Quelle: (Buch) Die elektronische Welt mit Raspberry Pi entdecken, Erik Bartmann / S Ingo Hericks 18

19 Inhalt Anforderungen Der Temperatursensor LM75 Der I²C-Bus Temperatursensorplatine Hinweise zur Programmierung Ingo Hericks 19

20 Temperatursensorplatine Schaltplan Bus-Adresse über DIP-Switch einstellbar LED zeigt an, ob Spannung anliegt Ingo Hericks 20

21 Temperatursensorplatine Anschluss an das Simple-Board: SDA1 (3) => SDA SCL1 (5) => SCL 3,3V (1) => 3,3V GND (39) => GND Quelle: (pdf) Raspberry Pi Modell B+ / S Ingo Hericks 21

22 Inhalt Anforderungen Der Temperatursensor LM75 Der I²C-Bus Temperatursensorplatine Hinweise zur Programmierung Ingo Hericks 22

23 Hinweise zur Programmierung Auf der Konsole des RaspberryPi: Aktivierung des I²C-Busses auf dem Raspberry: sudo raspi-config => Advanced Options => I2C Treiberdateien laden: sudo modprobe i2c_dev Geladene Module anzeigen: lsmod RaspberryPi neu starten sudo reboot Ingo Hericks 23

24 Hinweise zur Programmierung Auslesen des Temperaturwertes: Das benötigte Entwicklungspaket i2c-tool: sudo apt-get install i2c-tools Allgemeine Informationen über den Bus: i2cdetect l Adresse des Slaves (Temperatursensor) herausfinden: i2cdetect y 1 Temperaturwert auslesen: i2cget y 1 [Adresse] 0x00 w Es wird erst das Low-Byte und dann das High-Byte übertragen!!! Ingo Hericks 24

25 Hinweise zur Programmierung Auslesen des Temperaturwertes in Eclipse: Wir nutzen die wiringpii2c Bibliothek Einbinden der wiringpii2c.h Setup des I2C durchführen: int wiringpii2csetup (const int devid); Der Rückgabewert muss an die Read-Funktion übergeben werden (fd) Temperaturwert auslesen int wiringpii2creadreg16 (int fd, int reg); Ingo Hericks 25

26 Hinweise zur Programmierung Temperaturwert berechnen Wir benötigen eine geeignete Bitmaske für den Vorkommawert. Vorkommawert = wert & Und eine Verschiebeoperation für den Nachkommawert Nachkommawert = wert >> Der Temperaturwert beträgt dann: Temperatur = vorkomma + nachkomma * 0.5; (siehe Folie 9) Ingo Hericks 26

27 Hinweise zur Programmierung Negative Temperaturwerte berechnen und anzeigen Wir erkennen die negative Temperatur am MSB (siehe Folie 9) Hinweis: (Zweierkomplement bilden) if(/*temperaturwert negativ*/){ vorkomma = (~vorkomma & 0xFF) + 1; temp = - (vorkomma + nachkomma * 0.5); } Ingo Hericks 27

28 Hinweise zur Programmierung Objektorientierte Programmierung Ingo Hericks 28

29 Fragen? Ingo Hericks 29

30 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit Ingo Hericks 30