esp-idf/docs/zh_CN/api-reference/peripherals/temp_sensor.rst

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温度传感器
==================
:link_to_translation:`en:[English]`
简介
------------
{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
-------------------
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
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
{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如果在灯泡中测量环境温度则可能在 60 °C ~ 110 °C。在环境温度范围的基础上请先根据以下值定义配置结构体 :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
--------------------
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
-------------------
.. 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
----------------------------------
.. include-build-file:: inc/temperature_sensor.inc