如何使用STM32F10x驱动MLX90640模块（移植官方驱动）

0、什么时候需要MLX90640的驱动

如果想制作一个热成像仪，或者红外图像相关的什么东西，首先就需要找到一个好用的热成像模块。

假设你希望这个模块价格不要太贵（500元以下），精度也不用太高也不要太低（单帧数据为一个几十×几十的矩阵），那么MLX90640基于这款芯片制作的热成像模块就是你的不二选择。

在说明驱动方式之前，咱先看看这款芯片的特性和基于它制作的一种模块GYMCU90640

1、MLX90640

MLX90640是Melexis公司发布的一款热成像芯片,共有长镜头和短镜头两种封装。长镜头视角小、成像距离远；短镜头则视角大，成像距离近。

上图是从MLX90640的数据手册（DataSheet）里面截取的，这里给出Melexis公司的官网：https://www.melexis.com/zh，相关的技术文档可以从这里获取到。

从数据手册里可以看到芯片的特性参数——支持使用I2C通信协议读取数据，需要3.3V的电源电压。

MXL90640的引脚如下图所示，共VDD,GND,SCL,SDA四个引脚，两个用于接电源的引脚（VDD,GND）、两个支持IIC通信的引脚(SCL,SDA)。

2、GYMCU90640

GYMCU90640是基于MLX90640设计的热成像模块，这个模块在芯片原有的I2C协议之外还附加了一个USRT通信接口。

借助CH340等串口转USB的模块，GYMCU90640模块可以接到电脑上配合上位机显示镜头前的热辐射图。

3、驱动MLX90640

和MPU6050一样，MLX90640可以被挂载到I2C总线上。像下图那样，如果它被当作DEVICE n挂到I某个I2C总线上，我们使用的STM32等MCU就可以通过蓝色的SCL线和红色的SDA线这两条线对MLX90640进行读写操作啦。

这部分是I2C通信的知识，有疑问的话可以自行补一补哈。这里给一个链接：I2C总线_百科

与MPU6050不一样的是，这个热成像芯片的配置和数据解算比较复杂，自行写驱动就比较麻烦啦。所以呢，Melexis公司官方也就给出了驱动，需要的时候移植官方的驱动就可以了。

Melexis公司把驱动放在GIthub上仓库里，链接是： Mlx90640官方驱动
Github可能比较慢，可以使用GitCode的镜像仓库：Mlx90640官方驱动镜像仓库链接

4、官方驱动

上面链接给的官方驱动仓库里面包含了驱动的源文件、头文件和驱动的说明书。

驱动包含了I2C驱动和MLX90640读写API两部分，functions文件夹中包含三个.c文件——MLX90640_API.cpp、MLX90640_I2C_Driver.cpp和MLX90640_SWI2C_Driver.cpp。

MLX90640_I2C_Driver.cpp是硬件I2C；MLX90640_SWI2C_Driver.cpp是软件I2C。

为了方便大伙理解API和I2C的关系，特意画了下面这张图哈。API是建立在I2C驱动基础上的，只要I2C的驱动写好（不管是软件还是硬件），那么编写代码调用API就可以对MLX90640进行读写操作啦。

到这里，我们就知道，根据我们的硬件改好驱动就行，那接下来咱就看看怎么改驱动。

5、怎样改驱动

怎么修改呢？有个说明书（MLX90640.pdf）嘛，咱先翻翻看看。

主要看第二章I2C Driver和第三章MLX90640 API。下面这张图是说明书第二章的概述，写的很清楚吧，主要改驱动的硬件参数。

API是写好了的，不要去改动。

6、改驱动

6.1 删函数
虽然前面说不要改API文件，但我们要删一个函数：

int MLX90640_TriggerMeasurement(uint8_t slaveAddr);

这个我们用不上，不用担心，如果有问题加回来就行，所以建议注释，不要直接删除了。

6.2 改软件驱动.c文件
考虑到代码的通用性，并且为了规避STM32里硬件I2C的BUG，建议使用软件I2C，这里我们也只说软件I2C的修改。

先看MLX90640_SWI2C_Driver.cpp，下面这张图指出了需要删除的部分。这个源文件包含了“mbed.h”这个头文件，咱们没有，当然要把它删了吧，第二个红框框里面的也一样，全部删掉哈。

然后注意哟，里面有一个void Wait(int)函数,这是控制I2C时序的延时函数，打开看看：

void Wait(int freqCnt)
{int cnt;for(int i = 0;i<freqCnt;i++){cnt = cnt++; }
}

只是个软件延时函数，由freqCnt来控制延时时间。实际上，I2C驱动里每次调用Wait()函数，输入的参数都是同一个freqCnt，所以咱们只需要改那个

static int freqCnt;

让他随便等于一个数（2、3或者4）就行啦，

static int freqCnt=2;

如果这个不管的话，软件I2C通信是用不了的。

6.3 改软件驱动头文件
为了定义SCL和SDA线的引脚，咱们在MLX90640_I2C_Driver.h这个头文件里加上：

#define SCL_PIN              GPIO_Pin_6
#define SCL_GPIO_PORT       GPIOB  #define SDA_PIN              GPIO_Pin_7
#define SDA_GPIO_PORT       GPIOB  #define SCL_HIGH             GPIO_SetBits(SCL_GPIO_PORT , SCL_PIN)
#define SCL_LOW             GPIO_ResetBits(SCL_GPIO_PORT , SCL_PIN)#define SDA_HIGH             GPIO_SetBits(SDA_GPIO_PORT , SDA_PIN )
#define SDA_LOW             GPIO_ResetBits(SDA_GPIO_PORT , SDA_PIN)#define SCL_read             GPIO_ReadInputDataBit(SCL_GPIO_PORT , SCL_PIN)
#define SDA_read            GPIO_ReadInputDataBit(SDA_GPIO_PORT , SDA_PIN)

把PB6设置为SCL，PB7设置为SDA。

然后加上一些常量宏定义和枚举，把整个头文件改成

#ifndef _MLX90640_I2C_Driver_H_
#define _MLX90640_I2C_Driver_H_#include "stm32f10x.h"
#include "stm32f10x_gpio.h"
#include <stdint.h>enum REFRESHRATE{FPS2HZ = 0x02,FPS4HZ = 0x03,FPS8HZ = 0x04,FPS16HZ = 0x05,FPS32HZ = 0x06
};
#define  RefreshRate FPS32HZ
#define  WAIT_TIC 2 //软件I2C频率控制#define  MLX90640_ADDR 0x33
#define  TA_SHIFT 8 //Default shift for MLX90640 in open air#define SCL_PIN             GPIO_Pin_6
#define SCL_GPIO_PORT       GPIOB
#define SDA_PIN             GPIO_Pin_7
#define SDA_GPIO_PORT       GPIOB
#define SCL_HIGH            GPIO_SetBits(SCL_GPIO_PORT , SCL_PIN)
#define SCL_LOW             GPIO_ResetBits(SCL_GPIO_PORT , SCL_PIN)
#define SDA_HIGH            GPIO_SetBits(SDA_GPIO_PORT , SDA_PIN )
#define SDA_LOW             GPIO_ResetBits(SDA_GPIO_PORT , SDA_PIN)
#define SCL_read            GPIO_ReadInputDataBit(SCL_GPIO_PORT , SCL_PIN)
#define SDA_read            GPIO_ReadInputDataBit(SDA_GPIO_PORT , SDA_PIN)void MLX90640_I2CInit(void);
int MLX90640_I2CRead(uint8_t slaveAddr,uint16_t startAddress, uint16_t nMemAddressRead, uint16_t *data);
int MLX90640_I2CWrite(uint8_t slaveAddr,uint16_t writeAddress, uint16_t data);
int MLX90640_I2CGeneralReset(void);
#endif

7、使用驱动

首先包含两个头文件

#include "MLX90640_I2C_Driver.h"
#include "MLX90640_API.h"

初始化I2C

MLX90640_I2CInit();

初始化设备

paramsMLX90640 mlx90640;
MlxConfig_Init(&mlx90640);

初始化函数定义为

uint16_t eeMLX90640[832];
float mlx90640To[768];
uint16_t frame[834];
int status;void MlxConfig_Init(paramsMLX90640* params)
{MLX90640_SetRefreshRate(MLX90640_ADDR, RefreshRate);printf("MLX90640_SetRefreshRate done\n");MLX90640_SetChessMode(MLX90640_ADDR);printf("MLX90640_SetChessMode done\n");MlxConfig_Check(params);
}

paramsMLX90640是一个存放配置信息的结构体，定义在头文件MLX90640_API.h中

typedef struct{int16_t kVdd;int16_t vdd25;float KvPTAT;float KtPTAT;uint16_t vPTAT25;float alphaPTAT;int16_t gainEE;float tgc;float cpKv;float cpKta;uint8_t resolutionEE;uint8_t calibrationModeEE;float KsTa;float ksTo[5];int16_t ct[5];uint16_t alpha[768];    uint8_t alphaScale;int16_t offset[768];    int8_t kta[768];uint8_t ktaScale;    int8_t kv[768];uint8_t kvScale;float cpAlpha[2];int16_t cpOffset[2];float ilChessC[3]; uint16_t brokenPixels[5];uint16_t outlierPixels[5];  } paramsMLX90640;

获取、解算并发送数据

testShowThermal(&mlx90640);

这个函数定义为

void testMlx90640Value(paramsMLX90640* params)
{printf("\n---------------start--------------------\n");int status = MLX90640_GetFrameData(MLX90640_ADDR, frame);if (status < 0){printf("GetFrame Error: %d\r\n",status);}float vdd = MLX90640_GetVdd(frame, params);float Ta = MLX90640_GetTa(frame, params);float tr = Ta - TA_SHIFT; //Reflected temperature based on the sensor ambient temperatureprintf("vdd:  %f Tr: %f\r\n",vdd,tr);MLX90640_CalculateTo(frame, params, emissivity , tr, mlx90640To);for(int i = 0; i < 768; i++){if(i%32 == 0 && i != 0){printf("\r\n");}printf("%2.2f ",mlx90640To[i]);}
}

计算MLX90640_CalculateTo()需要的一个参数tr时，

float tr = Ta - TA_SHIFT; //Reflected temperature based on the sensor ambient temperature

用到的TA_SHIFT定义在头文件MLX90640_I2C_Driver.h中，是我们刚才添加进去的：

#define  TA_SHIFT 8 //Default shift for MLX90640 in open air

好啦，这样就可以用啦，更多的就自己看看驱动说明书吧，API很丰富的。