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ZHCACW9A april 2020 – august 2023 OPT3001 , OPT3001-Q1 , OPT3004 , OPT3006 , OPT3007

4.1.2 传感器功能测试

用户需要一种方法来观察转换后的数字值在不同的光源下是否发生变化，以测试光传感器功能。

OPT4001 器件可测量光并使用比例 ADC 代码更新输出寄存器。器件输出由两部分表示，即 4 位 EXPONENT 和 20 位 MANTISSA。这种二进制对数满量程的排列方式在一定范围内具有线性表示，有助于覆盖较宽的动态测量范围。MANTISSA 表示在给定满量程范围内与测量到的光成正比的线性 ADC 代码。EXPONENT 表示所选的满量程电流范围。所选范围可以通过自动范围选择逻辑自动确定，也可以手动设置。

可以使用以下等式确定 MANTISSA：

方程式 1.

M A N T I S S A = (R E S U L T_M S B ≪ 8) + R E S U L T_L S B

其中 RESULT_MSB、RESULT_LSB 和 EXPONENT 是输出寄存器的一部分，如表 4-3 和表 4-5 所示。有关 RESULT_MSB、RESULT_LSB 和 EXPONENT 值的说明，请参见表 4-4 和表 4-6。RESULT_MSB 寄存器承载 MANTISSA 的 12 个最高有效位，而 RESULT_LSB 寄存器承载 MANTISSA 的 8 个最低有效位。然后，使用前面的公式计算 MANTISSA 以获得 20 位数。EXPONENT 是直接从寄存器读取的 4 位数字。

计算出 EXPONENT 和 MANTISSA 部分后，将使用以下公式计算线性化 ADC_CODES 值：

方程式 2.

A D C_C O D E S = (M A N T I S S A ≪ E)

寄存器 E 的最大值等于 8，因此 ADC_CODES 实际上是一个 28 位数字。半对数数字已转换为线性 ADC_CODES 表示，使用以下公式很容易将其转换为照度。要计算 TI PicoStar 封装的照度，请使用以下公式：

方程式 3.

{l u x}_{P i c o S t a r ™} = A D C_C O D E S \times (312.5 \times 10^{- 6})

使用以下公式计算 SOT-8 封装的照度。

方程式 4.

{l u x}_{S O T -8} = A D C_C O D E S \times (437.5 \times 10^{- 6})

表 4-3 OPT4001 结果寄存器 00h（只读）

寄存器 0h（偏移 = 0h）[复位 = 0h]
15	14	13	21	11	10	9	8
指数				RESULT_MSB
读取-0h				读取-0h
7	6	5	4	3	2	1	0
RESULT_MSB
读取-0h

表 4-4 OPT4001 结果寄存器 00h 字段说明

位	字段	类型	复位	说明
15-12	指数	读取	0h	EXPONENT 输出。确定光测量的满量程。用作照度计算的比例因子。
11-0	RESULT_MSB	读取	0h	结果寄存器 MSB（最高有效位）。用于计算 MANTISSA。表示给定 EXPONENT 或满量程范围内的照度级别。

表 4-5 OPT4001 结果寄存器 01h（只读）

寄存器 1h（偏移 = 1h）[复位 = 0h]
15	14	13	21	11	10	9	8
RESULT_LSB
读取-0h
7	6	5	4	3	2	1	0
计数器				CRC
读取-0h				读取-0h

表 4-6 OPT4001 结果寄存器 01h 字段说明

位	字段	类型	复位	说明
15-8	RESULT_LSB	读取	0h	结果寄存器 LSB（最低有效位）。用于计算表示给定 EXPONENT 或满量程内照度级别的 MANTISSA。
7-4	计数器	读取	0h	采样计数器。滚动计数器，每次转换时递增。
3-0	CRC	读取	0h	CRC 位。R[19:0]=MANTISSA=((RESULT_MSB<<8)+ RESULT_LSB X[0]=XOR(E[3:0],R[19:0],C[3:0]) XOR of all bits X[1]=XOR(C[1],C[3],R[1],R[3],R[5],R[7],R[9],R[11],R[13],R[1 5],R[17],R[19],E[1],E[3]) X[2]=XOR(C[3],R[3],R[7],R[11],R[15],R[19],E[3]) X[3]=XOR(R[3],R[11],R[19])

用户可以设置标准测试平台来比较照度值、光传感器检测和照度计值。这些值不完全相同，但在不同的光源下可能存在正相关性。