2023-07-11 09:55:06 +08:00
温度传感器
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:link_to_translation:`en:[English]`
简介
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{IDF_TARGET_NAME} 内置传感器，用于测量芯片内部的温度。该温度传感器模组包含一个 8 位 Sigma-Delta 模拟-数字转换器 (ADC) 和一个数字-模拟转换器 (DAC)，可以补偿测量结果，减少温度测量的误差。
由于硬件限制，温度传感器存在预定义的测量范围及其对应误差，详见下表：
.. list-table ::
:header-rows: 1
:widths: 50 50
:align: center
* - 预定义测量范围 (°C)
- 测量误差 (°C)
* - 50 ~ 125
- < 3
* - 20 ~ 100
- < 2
* - -10 ~ 80
- < 1
* - -30 ~ 50
- < 2
* - -40 ~ 20
- < 3
.. note ::
温度传感器主要用于测量芯片内部的温度变化。芯片内部温度通常高于环境温度，并且受到微控制器的时钟频率或 I/O 负载、外部散热环境等因素影响。
功能概述
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下文将分节概述温度传感器的功能：
.. list ::
- :ref: `temp-resource-allocation` - 介绍了部分参数，设置这些参数可以获取温度传感器句柄；还介绍了在温度传感器完成工作后如何回收资源。
- :ref: `temp-enable-and-disable-temperature-sensor` - 介绍如何启用及禁用温度传感器。
- :ref: `temp-get-temperature-value` - 介绍如何获取实时温度值。
:SOC_TEMPERATURE_SENSOR_INTR_SUPPORT: - :ref:`temp-install-temperature-threshold-callback` - 介绍如何注册温度阈值回调函数。
- :ref: `temp-power-management` - 介绍更改功耗模式（如 Light-sleep 模式）对温度传感器造成的影响。
:SOC_TEMPERATURE_SENSOR_INTR_SUPPORT: - :ref:`temp-iram-safe` - 介绍在禁用 cache 时如何提高温度传感器的性能。
- :ref: `temp-thread-safety` - 介绍如何使驱动程序具备线程安全性。
.. _temp-resource-allocation:
资源分配
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{IDF_TARGET_NAME} 只有一个内置温度传感器硬件。:cpp:type: `temperature_sensor_handle_t` 表示温度传感器模块，该变量也是不同函数之间的纽带。通过使用相同的 :cpp:type: `temperature_sensor_handle_t` 变量，可以在不同的函数调用中访问和修改温度传感器属性，以控制和管理温度传感器。该变量会作为温度 API 的参数，携带有关硬件和配置的信息，你只需创建类型为 :cpp:type: `temperature_sensor_handle_t` 的指针，并将其传递给所需 API。
请在安装内置温度传感器模块前评估测量环境的温度范围。例如，如果在室内测量，环境温度可能在 10 °C ~ 30 °C； ， ， :cpp:type: `temperature_sensor_config_t` ，再安装内置温度传感器：
- :cpp:member: `range_min` ：所测量温度范围的最小值。
- :cpp:member: `range_max` ：所测量温度范围的最大值。
设置好温度范围后，将配置结构体传递给 :cpp:func: `temperature_sensor_install` ，该函数将创建温度传感器模块并返回句柄。
如前文所述，不同测量范围对应不同测量误差。然而你无需自行比对测量误差，乐鑫提供了一个内部机制，可以根据所给温度范围选择最小误差。
温度传感器使用完毕后，请调用 :cpp:func: `temperature_sensor_uninstall` 释放相应资源。
创建温度传感器句柄
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
* 第 1 步：评估测量范围。本示例的温度范围为 20 °C ~ 50 °C。
* 第 2 步：配置测量范围，获取温度传感器句柄。
.. code :: c
temperature_sensor_handle_t temp_handle = NULL;
temperature_sensor_config_t temp_sensor = {
.range_min = 20,
.range_max = 50,
};
ESP_ERROR_CHECK(temperature_sensor_install(&temp_sensor, &temp_handle));
.. _temp-enable-and-disable-temperature-sensor:
启用及禁用温度传感器
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1. 调用 :cpp:func: `temperature_sensor_enable` 启用温度传感器。此时，内部温度传感器回路开始工作，驱动程序从初始化状态转为启用状态。
2. 调用 :cpp:func: `temperature_sensor_disable` 禁用温度传感器。
.. _temp-get-temperature-value:
获取测量的温度值
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
通过 :cpp:func: `temperature_sensor_enable` 启用温度传感器后，可以调用 :cpp:func: `temperature_sensor_get_celsius` 获取当前测量的温度值。
.. code :: c
// 启用温度传感器
ESP_ERROR_CHECK(temperature_sensor_enable(temp_handle));
// 获取传输的传感器数据
float tsens_out;
ESP_ERROR_CHECK(temperature_sensor_get_celsius(temp_handle, &tsens_out));
printf("Temperature in %f °C\n", tsens_out);
// 温度传感器使用完毕后，禁用温度传感器，节约功耗
ESP_ERROR_CHECK(temperature_sensor_disable(temp_handle));
.. only :: SOC_TEMPERATURE_SENSOR_INTR_SUPPORT
.. _temp-install-temperature-threshold-callback:
安装温度阈值回调函数
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
{IDF_TARGET_NAME} 支持自动触发温度传感器，持续监测内部温度，内部温度达到给定阈值时将触发中断。因此，可以安装中断回调函数执行所需操作，如报警、重启等。下文介绍了如何准备阈值回调函数。
- 函数 :cpp:member: `temperature_sensor_event_callbacks_t::on_threshold` 在中断服务程序 (ISR) 的上下文中调用，请确保该函数不会涉及 block 操作。为此，可以检查调用 API 的后缀，确保仅从函数内调用具有 `` ISR `` 后缀的 FreeRTOS API 等。函数原型在 :cpp:type: `temperature_thres_cb_t` 中声明。
通过参数 `` user_arg `` 可以将自定义上下文保存到 :cpp:func: `temperature_sensor_register_callbacks` 中，用户数据将直接传递给回调函数。
.. code :: c
IRAM_ATTR static bool temp_sensor_monitor_cbs(temperature_sensor_handle_t tsens, const temperature_sensor_threshold_event_data_t *edata, void * user_data)
{
ESP_DRAM_LOGI("tsens", "Temperature value is higher or lower than threshold, value is %d\n...\n\n", edata->celsius_value);
return false;
}
// 配置回调函数
temperature_sensor_abs_threshold_config_t threshold_cfg = {
.high_threshold = 50,
.low_threshold = -10,
};
// 设置监控阈值
temperature_sensor_set_absolute_threshold(temp_sensor, &threshold_cfg);
// 注册中断回调函数
temperature_sensor_event_callbacks_t cbs = {
.on_threshold = temp_sensor_monitor_cbs,
};
// 安装温度回调函数
temperature_sensor_register_callbacks(temp_sensor, &cbs, NULL);
.. _temp-power-management:
.. only :: not SOC_TEMPERATURE_SENSOR_INTR_SUPPORT
.. _temp-power-management:
电源管理
^^^^^^^^^^^^^^^^
由于温度传感器不使用 APB 时钟，无论是否激活 `` CONFIG_PM_ENABLE `` 启用电源管理，温度传感器仍可以继续工作。
.. only :: SOC_TEMPERATURE_SENSOR_INTR_SUPPORT
.. _temp-iram-safe:
IRAM 安全
^^^^^^^^^
默认情况下，禁用 cache 时，写入/擦除 flash 等原因将导致温度传感器中断延迟，事件回调函数也将延迟执行。在实时应用程序中，应避免此类情况。
因此，可以启用 Kconfig 选项 :ref: `CONFIG_TEMP_SENSOR_ISR_IRAM_SAFE` ，该选项：
1. 支持在禁用 cache 时启用所需中断
2. 支持将 ISR 使用的所有函数存放在 IRAM 中
启用该选项可以保证 cache 禁用时的中断运行，但会占用更多的 IRAM。
.. _temp-thread-safety:
.. only :: not SOC_TEMPERATURE_SENSOR_INTR_SUPPORT
.. _temp-thread-safety:
线程安全
^^^^^^^^^^^^^
温度传感器中并未添加任何确保线程安全的额外保护，因为温度传感器通常只在一个任务中调用。如果要在不同任务中使用该驱动程序，请设置额外的锁进行保护。
意外情况
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1. 从芯片获取的温度值通常与环境温度不同，因为温度传感器内置于芯片，从某种程度来说，温度传感器测量的是芯片内的温度。
2. 安装温度传感器失败时，如果驱动程序打印的错误信息为 `` the boundary you gave cannot meet the range of internal temperature sensor ` ` ，说明内置温度传感器温度测量范围的限制影响了安装过程，该错误通常由以下几种不正确的 :cpp:type: ` temperature_sensor_config_t ` 配置造成：
(1) 超出温度测量范围，如 200 °C ~ 300 °C。
(2) 超过了预定义测量范围的界限，如 40 °C ~ 110 °C。
应用示例
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.. list ::
* 读取温度传感器测量值：:example: `peripherals/temperature_sensor/temp_sensor` 。
:SOC_TEMPERATURE_SENSOR_INTR_SUPPORT: * 监测温度传感器测量值：:example:`peripherals/temperature_sensor/temp_sensor_monitor`。
API 参考
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.. include-build-file :: inc/temperature_sensor.inc
