程序员经验分享-hwhale

STM32F103ZET6+IIC+SGP30气体传感

2023-10-26

STM32F103ZET6+IIC+SGP30气体传感

为了加深对IIC协议的理解和应用，接下来，使用STM32驱动SGP30气体传感传感器

准备IIC协议

用的还是之前的那些代码，只是把GPIO引脚口改了一下而已~~~

1、声明GPIO和IIC初始化

void SGP30_GPIO_Init(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

  RCC_APB2PeriphClockCmd(SGP30_SCL_GPIO_CLK | SGP30_SDA_GPIO_SDA, ENABLE);

  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = SGP30_SCL_GPIO_PIN;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_Init(SGP30_SCL_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);

  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = SGP30_SDA_GPIO_PIN;
  GPIO_Init(SGP30_SDA_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
}

2、IIC数据线的输出模式
因为在IIC数据线输出数据前，需要将数据线设置为输出模式才行

void SDA_OUT(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = SGP30_SDA_GPIO_PIN;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_Init(SGP30_SDA_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
}

3、IIC数据线的输入模式
同样在IIC数据线输入数据前，需要将数据线设置为输入模式才行

void SDA_IN(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = SGP30_SDA_GPIO_PIN;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
  GPIO_Init(SGP30_SDA_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
}

4、IIC起始信号

void SGP30_IIC_Start(void)
{
  SDA_OUT();
  SGP30_SDA = 1;
  SGP30_SCL = 1;
  delay_us(20);

  SGP30_SDA = 0;
  delay_us(20);
  SGP30_SCL = 0; 
}

5、IIC停止信号

void SGP30_IIC_Stop(void)
{
  SDA_OUT();
  SGP30_SCL = 0;
  SGP30_SDA = 0;
  delay_us(20);
  SGP30_SCL = 1;
  SGP30_SDA = 1;
  delay_us(20);
}

6、IIC等待应答信号
返回值：1，接收应答失败；0，接收应答成功。

u8 SGP30_IIC_Wait_Ack(void)
{
  u8 ucErrTime = 0;
  SDA_IN();
  SGP30_SDA = 1;
  delay_us(10);
  SGP30_SCL = 1;
  delay_us(10);
  while(SGP30_SDA_READ())
  {
    ucErrTime++;
    if(ucErrTime > 250)
    {
      SGP30_IIC_Stop();
      return 1;
    }
  }
  SGP30_SCL = 0; 
  return 0;
}

7、IIC产生应答信号

void SGP30_IIC_Ack(void)
{
  SGP30_SCL = 0;
  SDA_OUT();
  SGP30_SDA = 0;
  delay_us(20);
  SGP30_SCL = 1;
  delay_us(20);
  SGP30_SCL = 0;
}

8、IIC不产生应答信号

void SGP30_IIC_NAck(void)
{
  SGP30_SCL = 0;
  SDA_OUT();
  SGP30_SDA = 1;
  delay_us(20);
  SGP30_SCL = 1;
  delay_us(20);
  SGP30_SCL = 0;
}

9、IIC发送一个字节
返回从机有无应答，1，有应答；0，无应答。

void SGP30_IIC_Send_Byte(u8 txd)
{
  u8 t;
  SDA_OUT();
  SGP30_SCL = 0; 
  for(t = 0; t < 8; t++)
  {
    if((txd & 0x80) >> 7)
      SGP30_SDA = 1;
    else
      SGP30_SDA = 0;
    txd <<= 1;
    delay_us(20);
    SGP30_SCL = 1;
    delay_us(20);
    SGP30_SCL = 0;
    delay_us(20);
  }
  delay_us(20);

}

10、IIC读取一个字节
读取字节时，ask=1，产生应答；ask=0，不产生应答

u16 SGP30_IIC_Read_Byte(u8 ack)
{
  u8 i;
  u16 receive = 0;
  SDA_IN();
  for(i = 0; i < 8; i++ )
  {
    SGP30_SCL = 0;
    delay_us(20);
    SGP30_SCL = 1;
    receive <<= 1;
    if(SGP30_SDA_READ())
      receive++;
    delay_us(20);
  }
  if (!ack)
    SGP30_IIC_NAck();
  else
    SGP30_IIC_Ack();
  return receive;
}

气体传感器的驱动过程

SGP30数据手册下载链接
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

驱动代码如下：

void SGP30_Init(void)
{
  SGP30_GPIO_Init();
  SGP30_Write(0x20, 0x03);
//	SGP30_ad_write(0x20,0x61);
//	SGP30_ad_write(0x01,0x00);
}


void SGP30_Write(u8 a, u8 b)
{
  SGP30_IIC_Start();
  SGP30_IIC_Send_Byte(SGP30_write); //发送器件地址+写指令
  SGP30_IIC_Wait_Ack();
  SGP30_IIC_Send_Byte(a);		    //发送控制字节
  SGP30_IIC_Wait_Ack();
  SGP30_IIC_Send_Byte(b);
  SGP30_IIC_Wait_Ack();
  SGP30_IIC_Stop();
  delay_ms(100);
}

u32 SGP30_Read(void)
{
  u32 dat;
  u8 crc;
  SGP30_IIC_Start();
  SGP30_IIC_Send_Byte(SGP30_read); //发送器件地址+读指令
  SGP30_IIC_Wait_Ack();
  dat = SGP30_IIC_Read_Byte(1);
  dat <<= 8;
  dat += SGP30_IIC_Read_Byte(1);
  crc = SGP30_IIC_Read_Byte(1);
  crc = crc;
  dat <<= 8;
  dat += SGP30_IIC_Read_Byte(1);
  dat <<= 8;
  dat += SGP30_IIC_Read_Byte(0);
  SGP30_IIC_Stop();
  return(dat);
}

在之前的USART工程上，新建两个文件，一个是SGP30.h文件，另一个是SGP30.c文件

SGP30.h文件的代码如下：

#ifndef __HX711_H
#define __HX711_H

#include "sys.h"
#include "delay.h"

#define  SGP30_SCL   PEout(7)
#define  SGP30_SDA   PEout(8)


// GPIO 引脚宏定义
#define  SGP30_SCL_GPIO_CLK        RCC_APB2Periph_GPIOE
#define  SGP30_SCL_GPIO_PORT       GPIOE
#define  SGP30_SCL_GPIO_PIN        GPIO_Pin_7

#define  SGP30_SDA_GPIO_SDA        RCC_APB2Periph_GPIOE
#define  SGP30_SDA_GPIO_PORT       GPIOE
#define  SGP30_SDA_GPIO_PIN        GPIO_Pin_8

#define  SGP30_SDA_READ()           GPIO_ReadInputDataBit(SGP30_SDA_GPIO_PORT, SGP30_SDA_GPIO_PIN)

#define SGP30_read  0xb1  //SGP30的读地址
#define SGP30_write 0xb0  //SGP30的写地址


void SGP30_IIC_Start(void);				
void SGP30_IIC_Stop(void);	  		
void SGP30_IIC_Send_Byte(u8 txd);	
u16 SGP30_IIC_Read_Byte(unsigned char ack); 
u8 SGP30_IIC_Wait_Ack(void); 			
void SGP30_IIC_Ack(void);				
void SGP30_IIC_NAck(void);				
void SGP30_IIC_Write_One_Byte(u8 daddr,u8 addr,u8 data);
u8 SGP30_IIC_Read_One_Byte(u8 daddr,u8 addr);	
void SGP30_Init(void);				  
void SGP30_Write(u8 a, u8 b);
u32 SGP30_Read(void);


#endif

SGP30.c文件的代码如下：

#include "SGP30.h"


void SGP30_GPIO_Init(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

  RCC_APB2PeriphClockCmd(SGP30_SCL_GPIO_CLK | SGP30_SDA_GPIO_SDA, ENABLE);

  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = SGP30_SCL_GPIO_PIN;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_Init(SGP30_SCL_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);

  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = SGP30_SDA_GPIO_PIN;
  GPIO_Init(SGP30_SDA_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
}

void SDA_OUT(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = SGP30_SDA_GPIO_PIN;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_Init(SGP30_SDA_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
}

void SDA_IN(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = SGP30_SDA_GPIO_PIN;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
  GPIO_Init(SGP30_SDA_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
}

void SGP30_IIC_Start(void)
{
  SDA_OUT();
  SGP30_SDA = 1;
  SGP30_SCL = 1;
  delay_us(20);

  SGP30_SDA = 0;
  delay_us(20);
  SGP30_SCL = 0;
}

void SGP30_IIC_Stop(void)
{
  SDA_OUT();
  SGP30_SCL = 0;
  SGP30_SDA = 0;	
  delay_us(20);
  SGP30_SCL = 1;
  SGP30_SDA = 1;
  delay_us(20);
}

u8 SGP30_IIC_Wait_Ack(void)
{
  u8 ucErrTime = 0;
  SDA_IN();
  SGP30_SDA = 1;
  delay_us(10);
  SGP30_SCL = 1;
  delay_us(10);
  while(SGP30_SDA_READ())
  {
    ucErrTime++;
    if(ucErrTime > 250)
    {
      SGP30_IIC_Stop();
      return 1;
    }
  }
  SGP30_SCL = 0; 
  return 0;
}

void SGP30_IIC_Ack(void)
{
  SGP30_SCL = 0;
  SDA_OUT();
  SGP30_SDA = 0;
  delay_us(20);
  SGP30_SCL = 1;
  delay_us(20);
  SGP30_SCL = 0;
}

void SGP30_IIC_NAck(void)
{
  SGP30_SCL = 0;
  SDA_OUT();
  SGP30_SDA = 1;
  delay_us(20);
  SGP30_SCL = 1;
  delay_us(20);
  SGP30_SCL = 0;
}

void SGP30_IIC_Send_Byte(u8 txd)
{
  u8 t;
  SDA_OUT();
  SGP30_SCL = 0; 
  for(t = 0; t < 8; t++)
  {
    if((txd & 0x80) >> 7)
      SGP30_SDA = 1;
    else
      SGP30_SDA = 0;
    txd <<= 1;
    delay_us(20);
    SGP30_SCL = 1;
    delay_us(20);
    SGP30_SCL = 0;
    delay_us(20);
  }
  delay_us(20);

}

u16 SGP30_IIC_Read_Byte(u8 ack)
{
  u8 i;
  u16 receive = 0;
  SDA_IN();
  for(i = 0; i < 8; i++ )
  {
    SGP30_SCL = 0;
    delay_us(20);
    SGP30_SCL = 1;
    receive <<= 1;
    if(SGP30_SDA_READ())
      receive++;
    delay_us(20);
  }
  if (!ack)
    SGP30_IIC_NAck();
  else
    SGP30_IIC_Ack();
  return receive;
}

void SGP30_Init(void)
{
  SGP30_GPIO_Init();
  SGP30_Write(0x20, 0x03);
//	SGP30_ad_write(0x20,0x61);
//	SGP30_ad_write(0x01,0x00);
}


void SGP30_Write(u8 a, u8 b)
{
  SGP30_IIC_Start();
  SGP30_IIC_Send_Byte(SGP30_write); 
  SGP30_IIC_Wait_Ack();
  SGP30_IIC_Send_Byte(a);	
  SGP30_IIC_Wait_Ack();
  SGP30_IIC_Send_Byte(b);
  SGP30_IIC_Wait_Ack();
  SGP30_IIC_Stop();
  delay_ms(100);
}

u32 SGP30_Read(void)
{
  u32 dat;
  u8 crc;
  SGP30_IIC_Start();
  SGP30_IIC_Send_Byte(SGP30_read); 
  SGP30_IIC_Wait_Ack();
  dat = SGP30_IIC_Read_Byte(1);
  dat <<= 8;
  dat += SGP30_IIC_Read_Byte(1);
  crc = SGP30_IIC_Read_Byte(1); 
  crc = crc;
  dat <<= 8;
  dat += SGP30_IIC_Read_Byte(1);
  dat <<= 8;
  dat += SGP30_IIC_Read_Byte(0);
  SGP30_IIC_Stop();
  return(dat);
}

main.c文件的代码如下：

#include "stm32f10x.h"
#include <stdio.h>
#include "delay.h"
#include "led.h"
#include "USART_Init_Config.h"
#include "SGP30.h"


int main(void)
{
	u32 CO2Data, TVOCData;  //定义CO2浓度变量与TVOC浓度变量
	u32 sgp30_dat;          //定义SGP30读取到的数据
	
	delay_init();	        //延时函数初始化 
	LED_Init();             //LED初始化
    USART_Init_Config();    //串口初始化
	SGP30_Init();           //SGP30初始化

	delay_ms(100);
	SGP30_Write(0x20,0x08);
	sgp30_dat = SGP30_Read();                  //读取SGP30的值
	CO2Data = (sgp30_dat & 0xffff0000) >> 16;  //获取CO2的值
	TVOCData = sgp30_dat & 0x0000ffff;         //获取TVOC的值
	while(CO2Data == 400 && TVOCData == 0)
	{
		SGP30_Write(0x20,0x08);
		sgp30_dat = SGP30_Read();                 //读取SGP30的值
		CO2Data = (sgp30_dat & 0xffff0000) >> 16; //获取CO2的值
		TVOCData = sgp30_dat & 0x0000ffff;		  //获取TVOC的值
		printf("正在检测中......");
		delay_ms(500);
	}
		
	while(1)
	{
		SGP30_Write(0x20,0x08);
		sgp30_dat = SGP30_Read();                  //读取SGP30的值
		CO2Data = (sgp30_dat & 0xffff0000) >> 16;  //获取CO2的值
		TVOCData = sgp30_dat & 0x0000ffff;         //获取TVOC的值
		printf("CO2浓度为：%0.2d\r\nTVOC浓度为：%0.2d\r\n",CO2Data,TVOCData);
		delay_ms(1000);
	}
		
}

运行效果

打开串口调试助手

在这里插入图片描述

完整工程下载！！！

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