Farbsensor über I2C/Grove auslesen

Mit dem ISL29125 RGB-Farbsensor können Farbwerte gelesen werden. Diese werden über die eingebaute RGB-LED wieder ausgegeben.

IntermediateProtip1 hour712

Things used in this project

Hardware components

Calliope mini

sparkfun isl29125 RGB Sensor

Story

Farbwerte über den RGB-Sensor auslesen (dieser hängt am linken Grove-Anschluss, Grove-Kabel muss ggf. angelötet werden). Dann RGB-LED des mini entsprechend der gemessenen Werte einstellen. Farbwerte werden zusätzlich über die serielle Konsole ausgegeben.

Wie funktionierts?

I2C direkt zu benutzen ist garnicht so einfach. Das Protokoll erlaubt es einem Gerät Daten zu senden oder Daten zu empfangen. Dazu gibt es die folgenden Funktionen:

Schreibe eine Zahl an das Gerät:

pins.i2cWriteNumber(Geräteadresse, Zahl, Datenformat)

Lies eine Zahl vom Gerät:

pins.i2cReadNumber(Geräteadresse, Datenformat)

Wichtig dabei ist, dass je nach Datenformat, eine Zahl einer bestimmten Menge an Bytes entspricht. Im PXT Editor gibt es nur 8-bit (1 Byte) oder 16-bit (2 Byte). Wir lassen, der Einfachheit halber, Zahlen mit Vorzeichen weg.

Der Sensor ISL29125 erwartet beim Schreiben immer eine Registeradresse (das ist nicht die Geräteadresse!) und einen Wert, der in das Register geschrieben werden soll. Dabei ist das Register 1 Byte und der Wert 1 Byte. Beides muss in einem Rutsch geschrieben werden, d.h. wir müssen 2 Byte senden.

Im Beispiel gibt es beim Start einen Resetbefehl:

pins.i2cWriteNumber(0x44, 0x0046, NumberFormat.UInt16BE)

Was bedeutet das? Wir senden an das Gerät mit der Adresse 0x44 (68) den Befehl in das Register 0x00 den Wert 0x46 zu schreiben. Dazu setzen wir die Registeradresse 0x00 und den Wert 0x46 zu einem 16 bit Wert 0x0046 (70) zusammen. Dabei erwartet der Sensor, dass wir zuerst das niedrige Byte (0x46 ) senden und dann das hohe (0x00 ). Damit das auch so passiert, geben wir an, dass als Datenformat UInt16BE benutzt wird. Das bedeutet "unsigned Integer" (vorzeichenlose ganze Zahl) im Format "big endian" (schreibe zuerst das untere Byte, dann das hohe Byte).

Hier mal zur Veranschaulichung: 0x0046 als 16 bits:

Dezimal                       70
Hexadezimal    0    0    4     6
Binär       0000 0000 0100  0110
            ^^^^^^^^^ ^^^^^^^^^^
            oberes    unteres    Byte

Das gleiche gilt natürlich auch für das Lesen vom Gerät, da wir aber eigentlich immer nur 8 bit (1 Byte, UInt8BE) lesen, ist nur wichtig, dass eine vorzeichenlose Zahl gelesen wird. Sollte aber erwartet werden, dass 2 Byte gelesen werden sollen, muss bei ISL29125 wieder UInt16BE angegeben werden, da sonst die Zahl falsch dekodiert wird.

Nun noch zum Abschluss ein Beispiel, wo es klar wird, was passiert, wenn wir das falsche Encoding benutzen. Schauen wir uns die Konfiguration, die nach dem Reset kommt:

pins.i2cWriteNumber(0x44, 0x0105, NumberFormat.UInt16BE)

Wir schreiben wieder an Gerät mit der Adresse 0x44 . Diesmal soll in das Register 0x01 der Wert 0x05 (RGB Sampling) geschrieben werden.

Gesendet wird:

Hexadezimal    0    1    0     5
Binär       0000 0001 0000  0101
            ^^^^^^^^^ ^^^^^^^^^^
            oberes    unteres    Byte

Würden wir statt UInt16BE nun UInt16LE , würde beim Sensor folgendes ankommen:

Hexadezimal    0    5    0     1
Binär       0000 0101 0000  0001
            ^^^^^^^^^ ^^^^^^^^^^
            unteres   oberes     Byte

Der Sensor würde also versuchen in das Register 0x05 den Wert 0x01 zu schreiben. Ganz klar falsch.

Also immer beim Datenformat aufpassen.

ISL29125 RGB Sensor

let blue = 0
let green = 0
let red = 0
basic.forever(() => {
    serial.writeString("[")
    // read register 0x0c (RED)
    pins.i2cWriteNumber(68, 12, NumberFormat.UInt8BE)
    red = pins.i2cReadNumber(68, NumberFormat.UInt8BE)
    serial.writeNumber(red)
    serial.writeString(",")
    // read register 0x0a (GREEN)
    pins.i2cWriteNumber(68, 10, NumberFormat.Int8BE)
    green = pins.i2cReadNumber(68, NumberFormat.UInt8BE)
    serial.writeNumber(green)
    serial.writeString(",")
    // read register 0x0e (BLUE)
    pins.i2cWriteNumber(68, 14, NumberFormat.UInt8BE)
    blue = pins.i2cReadNumber(68, NumberFormat.UInt8BE)
    serial.writeNumber(blue)
    serial.writeLine("]")
    basic.setLedColor(basic.rgbw(
        red,
        green,
        blue,
        0
    ))
    basic.pause(1000)
})
serial.writeLine("I2C ISL 29125")
// send to 0x44, register 0x00, value 0x46 (RESET
// ISL29125)
pins.i2cWriteNumber(68, 70, NumberFormat.UInt16BE)
// send to 0x44, register 0x01, value 0x05 (GRB
// SAMPLING)
pins.i2cWriteNumber(68, 261, NumberFormat.UInt16BE)