这次来分享一次突发奇想的经历。文章主要是要实现将ADC模块获取的光敏电阻数值转换成标准单位勒克斯的光照强度，虽然说由于实验方法和实验环境，最终结果并不是很准确，但也算是一次创意小实验。
最终的代码可以来这里下载：
Android端
MCU端

本文目录

一、前言（无关技术的废话，可以跳过）
二、具体实现思路
三、实验设备和环境
- 1.软件
- 2.硬件
- 3.其它
四、Android端开发
- 1.搭建界面
- 2.搭建SQLite数据库
- - 2.1创建类
  - 2.2创建数据库Helper
  - 2.3创建Adapter
- 3.在MainAcivity使用传感器服务获取数据
五、MCU端开发
- 1.使用STM32CubeMX配置引脚
- 2.在Keil中设置串口发送和ADC电压数值的读取
- - 2.1设置串口发送的函数
  - 2.2设置ADC的读取函数
- 3.在主循环中读取电压和发送数据
六、实际测试
- 1.测试前准备
- 2.正式测试
七、数据拟合处理
- 1.数据汇总
- 2.拟合处理

一、前言（无关技术的废话，可以跳过）

最近在项目搞STM32和光敏电阻传感器，辛辛苦苦地找了厂家客服和很多资料，发现都没有光敏电阻阻值或者电压转换成光照强度的公式。
百度了一下，发现我还是太高估了光敏电阻的精确度了，大多数光敏电阻传感器只是提供一个大概的明暗程度的判断，有一些三线的光敏电阻传感器只是提供一个DO口，输出就是1位二进制表示的明和暗。四线的光敏电阻传感器就有提供一个AO口，输出的是12位二进制表示的电压，相比来说就准确了许多，但是不同厂家甚至是同一个厂家的不同光敏电阻，对于光照强度的转换相去甚远，所以基本上找不到一条符合所有光敏电阻的转换公式。如果要更加精准的光照强度，更多的是使用光敏二极管或者是数字照度仪等。
但是，我不甘心呀，项目需要的是光照强度，而到手的光敏电阻传感器我也不想就这么地废了。所以我就想：能不能自己给光敏电阻传感器测试一下，计算出属于它的公式。实际上，我只要有一个能够测光照强度的东西就可以实现。突然想到，手机不就有这个玩意吗？虽然手机的也不够精准，但还是值得一试的，于是，我就有一个大胆的思路：

开发一个可以获取手机光线传感器数据并且存入数据库的APP；
将手机和我的光敏电阻传感器同步同向测试，获取两者的数据；
将手机获取的以勒克斯（lx）作为单位的数据，和光敏电阻的数据进行拟合，获得两者之间的转换公式。

二、具体实现思路

三、实验设备和环境

1.软件

Keil uVision5
Android Studio 3.6.3
串口调试助手
SQLite Expert Personal
Excel 2016

2.硬件

光敏电阻传感器（4线）
STM32F103C8T6
ST-Link
CH340（USB转TTL）
手机（使用Android系统的）

3.其它

绝缘胶带
手机支架（方便测试而已，没有的话可以不用）
光源（比如：手电筒、台灯之类，本文用的是另一个手机的手电筒）

四、Android端开发

1.搭建界面

首先在Android Studio中创建一个空白工程，因为本实验比较简单，所以只需要一个MainActivity就可以了。在activity_main.xml中添加简单的文字说明、两个按钮（开始和删除数据）以及ListView（用于展示数据）。

除此之外还要完成一个listview_item.xml的界面，这个就是用在ListView的每个item中的界面，在Adapter中适配。

2.搭建SQLite数据库

2.1创建类

这里虽然我们要存储的数据很简单，只有光照强度这一个浮点数值，但是为了方便操作数据库，还是要创建一个类，同时为了和MCU端收集的数据进行匹配，也添加了一个自增的变量id。

package com.peanuo.lighttest;public class Light {private int id;private double lux;public double getLux() {return lux;}public int getId() {return id;}public void setLux(double lux) {this.lux = lux;}public void setId(int id) {this.id = id;}
}

2.2创建数据库Helper

这里继承了SQLiteOpenHelper类来完成我们自定义的数据库的创建。在构造方法中创建数据库，在重写的onCreate方法中使用SQL语句创建数据表。然后是增加两个方法insertData和deleteData来方便操作数据库。最后的query方法是查询数据表的中全部，也就是用来给ListView展示数据的。

package com.peanuo.lighttest.database;import android.content.ContentValues;
import android.content.Context;
import android.database.Cursor;
import android.database.sqlite.SQLiteDatabase;
import android.database.sqlite.SQLiteOpenHelper;import com.peanuo.lighttest.Light;import java.util.ArrayList;
import java.util.List;public class LightHelper extends SQLiteOpenHelper {private SQLiteDatabase sqLiteDatabase;public LightHelper(Context context) {super(context,"lightDB",null, 1);sqLiteDatabase = this.getWritableDatabase();}@Overridepublic void onCreate(SQLiteDatabase db) {db.execSQL("CREATE TABLE light(id INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT, light REAL)");}@Overridepublic void onUpgrade(SQLiteDatabase db, int oldVersion, int newVersion) { }public boolean insertData(double light) {ContentValues values  = new ContentValues();values.put("light",light);return sqLiteDatabase.insert("light", null, values)>0;}public boolean deleteData(Context context){return context.deleteDatabase("lightDB");}public List<Light> query(){List<Light> list = new ArrayList<Light>();Cursor cursor = sqLiteDatabase.query("light", null, null, null, null, null, "id desc");if (cursor != null){while (cursor.moveToNext()){Light info = new Light();int id = cursor.getInt(cursor.getColumnIndex("id"));double lux = cursor.getDouble(cursor.getColumnIndex("light"));info.setId(id);info.setLux(lux);list.add(info);}cursor.close();}return list;}
}

2.3创建Adapter

创建这个适配器就是用来给契合ListView和数据库的。这里要继承BaseAdapter类，然后实现getCount、getItem、getItemId、getView这些方法，最后的ViewHoled类是使用了优化加载list的方法。

package com.peanuo.lighttest.database;import android.content.Context;
import android.view.LayoutInflater;
import android.view.View;
import android.view.ViewGroup;
import android.widget.BaseAdapter;
import android.widget.TextView;import com.peanuo.lighttest.Light;
import com.peanuo.lighttest.R;import java.util.List;public class LightAdapter extends BaseAdapter {private LayoutInflater layoutInflater;private List<Light> list;public LightAdapter(Context context, List<Light> list){this.layoutInflater = LayoutInflater.from(context);this.list = list;}@Overridepublic int getCount() {return list==null ? 0 :list.size();}@Overridepublic Object getItem(int position) {return list.get(position);}@Overridepublic long getItemId(int position) {return position;}@Overridepublic View getView(int position, View convertView, ViewGroup parent) {ViewHolder holder;if(convertView == null){convertView = layoutInflater.inflate(R.layout.listview_item, null);holder = new ViewHolder();holder.id = convertView.findViewById(R.id.item_id);holder.light = convertView.findViewById(R.id.item_light);convertView.setTag(holder);}else  {holder = (ViewHolder) convertView.getTag();}Light info = (Light) getItem(position);holder.id.setText(String.valueOf(info.getId()));holder.light.setText(String.valueOf(info.getLux()));return convertView;}class ViewHolder{TextView id,light;}
}

3.在MainAcivity使用传感器服务获取数据

MainAcivity中要先创建SensorManager和Sensor，分别是所有传感器服务的变量以及具体传感器的变量。TYPE_LIGHT就是指向光线传感器的。在activity处于onResume时，要注册传感器服务，在处于onPause时要注销。

        sensorManager = (SensorManager)this.getSystemService(SENSOR_SERVICE);assert sensorManager != null;sensor = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_LIGHT);@Overrideprotected void onResume() {super.onResume();sensorManager.registerListener(sensorEventListener, sensor, SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL);}@Overrideprotected void onPause() {super.onPause();sensorManager.unregisterListener(sensorEventListener);}

创建自定义的线程来实现测试，同时在其中使用runOnUiThread来更新界面数据。（由于我对Android的线程还不太了解，所以此处这样处理并不是最佳的）

//开始测试的线程private class TestThread extends Thread{@Overridepublic void run() {super.run();while (isTesting){try {Thread.sleep(4000);if (lightHelper.insertData(light)) {Log.i("Light","光照强度："+light);}} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();Log.i("Thread","测试线程已停止");//break;}MainActivity.this.runOnUiThread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {showData();}});}}}

五、MCU端开发

1.使用STM32CubeMX配置引脚

首先根据自己的MCU型号创建工程，然后在SYS中根据自己使用的调试器选择Debug。我这里是使用ST-Link，所以选择Serial Wire。

接着，就是配置ADC和USAR了。根据自己的板子随便选，我这里选择的是ADC1 IN8和USART1。这两个外设的配置都保持默认的参数就行了。
最后在生成代码之前，要去Project设置好名称、文件位置和对应的IDE。然后点击靠近右上角的GENERATE CODE就行了。

注意一下，可以点击Code Generator里面在下面图示的位置打一个钩，这样生成的代码文件就会分类放好，如果没有打勾的话，就会全部放在main文件中。

2.在Keil中设置串口发送和ADC电压数值的读取

找到STM32CubeMX生成的代码文件，打开Keil工程文件。
首先，我们要将芯片的启动文件添加进去工程。（不知道此处是我的Keil配置问题还是STM32Cube本身的问题，生成的代码总是得自己亲手添加启动文件进去工程）
注意，在使用STM32CubeMX生成的代码，在Keil中编辑的时候自己添加的代码要在BEGIN注释和END注释之间，否则用STM32CubeMX重新生成代码之后，不在两个注释之间的代码会被清除。

2.1设置串口发送的函数

要现在usart.h头文件中声明函数void u1_printf(char* fmt, …);
然后在usart.c文件中添加串口发送的函数。这里使用的是类似于printf的方法。

void u1_printf(char* fmt,...)
{  uint8_t i,j; va_list ap; va_start(ap,fmt);vsprintf((char*)USART1_TX_BUF,fmt,ap);va_end(ap);i=strlen((const char*)USART1_TX_BUF);        //此次发送数据的长度for(j=0;j<i;j++)                           //循环发送数据{while((USART1->SR&0X40)==0);          //循环发送,直到发送完毕   USART1->DR=USART1_TX_BUF[j];  }
}

2.2设置ADC的读取函数

同样，首先要在头文件中声明函数uint16_t read_adc(void)；
然后到c文件中添加函数。
注意此函数读取的数字不是标准单位的电压伏特值，而是ADC读取得使用12位二进制表示的电压，还未按照比例换算成电压伏特值。由于我的目标是转换成光照强度，所以先按比例转换成电压没有必要，所以就直接使用ADC读取的数值了。

uint16_t read_adc(void)
{uint16_t temp;HAL_ADC_Start(&hadc1);HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 50);if(HAL_IS_BIT_SET(HAL_ADC_GetState(&hadc1), HAL_ADC_STATE_REG_EOC)){temp = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);}return temp;
}

3.在主循环中读取电压和发送数据

  /* Infinite loop *//* USER CODE BEGIN WHILE */while (1){/* USER CODE END WHILE *//* USER CODE BEGIN 3 */HAL_Delay(3000);id++;light = read_adc();u1_printf("id: %d  light: %d\r\n", id, light);}/* USER CODE END 3 */

六、实际测试

1.测试前准备

找一个比较暗的地方做实验。
将实验手机开启开发者模式，然后允许USB安装，使用USB连接到电脑，通过Android Studio调试的方法将app安装到手机上。
在Keil将开发好的工程编译下载到开发板上
把光敏电阻传感器的引脚接到开发板对应的GPIO口引脚。
将CH340连接到电脑以及串口对应的开发板的引脚。
用绝缘胶带将光敏电阻传感器贴在手机靠近光线传感器的部分，并且朝向要和手机正面一样，每个手机的位置都不太一样，不过基本都是在屏幕上部听筒的附近。
打开串口助手和端口，准备接收串口数据。
打开手机APP，这里最好的话手机可以一直开着开发者模式，保持充电，而且开启“充电时保持不休眠”的功能。

2.正式测试

做好上述的准备工作之后，就可以着手开始了。
要先启动单片机，之后MCU端会有3秒的等待时间（LED灯会闪烁），时间到了就点击手机APP的开始按钮。这样才能保证两端是同时开始的。
然后就使用外部的光源逐渐地改变亮度。尽量让亮度的范围广一点，才能让拟合计算出来的数据更加准确。

七、数据拟合处理

1.数据汇总

将串口助手收集到的数据复制到excel中，在excel中使用分列的方式将id和light数据提取出来放在工作表Sheet1中
Android端的数据库可以通过Android Studio提取出来，将手机连接到电脑，打开Android Studio的Device File Explorer，查看连接至电脑的设备，可以直接获取我们的数据库文件，路径是：data/data/自己应用的包名/databases，然后就可以看到我们的数据库文件了，点击save as保存，此处要自己添加一个后缀名.db。

在SQLite Expert Personal打开我们保存的数据库，然后复制数据到excel的Sheet2。
在excel的Sheet3中将两个数据的id进行匹配，最后整理成两列数据，如下图所示。

2.拟合处理

选中两列数据，然后插入散点图。
选择散点图，添加趋势线，然后在趋势线选项中点击显示R平方值。
选择“指数”、“多项式”、“乘幂”等不同的趋势线，对比R平方值，选择最接近1的一个，就大功告成了，可以看到实验拟合的结果了。

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