STM32基于IIC协议的温湿度(AHT20)采集
软件版本:
STM32CubeMX:6.6.0
KEIl:5.37.0.0
FlyMcu:0.188
硬件:
STM32F103c8t6
1. IIC总线协议
1.1 什么是IIC协议
IIC通讯协议(Inter-Integrated Circuit)是由 Phiilps 公司开发的,由于它引脚少,硬件实现简单,可扩展性强,不需要 USART、CAN 等通讯协议的外部收发设备,现在被广泛地使用在系统内多个集成电路(IC)间的通讯。
1.2 IIC协议的物理层和协议层
1.2.1 物理层
IIC是一个支持设备的总线。可连接多个IIC通讯设备,支持多个通讯主机及多个通讯从机。对于IIC 总线,只使用两条总线线路,一条双向串行数据线(SDA) ,一条串行时钟线(SCL)。
IIC通讯设备常用连接方式
![image-20221113143700776](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/0ff4259f862660c1a9f28699e40ebc50.png)
它的物理层有如下特点:
- 它是一个支持设备的总线。“总线”指多个设备共用的信号线。在一个IIC通讯总线中,可连接多个IIC通讯设备,支持多个通讯主机及多个通讯从机。
- 一个IIC总线只使用两条总线线路,一条双向串行数据线(SDA) ,一条串行时钟线 (SCL)。数据线即用来表示数据,时钟线用于数据收发同步。
- 每个连接到总线的设备都有一个独立的地址,主机可以利用这个地址进行不同设备之间的访问。
- 总线通过上拉电阻接到电源。当IIC设备空闲时,会输出高阻态,而当所有设备都空闲,都输出高阻态时,由上拉电阻把总线拉成高电平。
- 多个主机同时使用总线时,为了防止数据冲突,会利用仲裁方式决定由哪个设备占用总线。
- 具有三种传输模式:标准模式传输速率为 100kbit/s ,快速模式为 400kbit/s ,高速模式下可达 3.4Mbit/s,但目前大多IIC设备尚不支持高速模式。
- 连接到相同总线的 IC 数量受到总线的最大电容 400pF 限制 。
1.2.2 协议层
主要是定义了通讯的起始和停止信号、数据有效性、响应、仲裁、时钟同步和地址广播等。
1.2.2.1 IIC 基本读写过程
IIC通讯过程的基本结构
![image-20221113143918596](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/4f96022478f90d255f4e7b7c93d15063.png)
![image-20221113143929771](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/9e11841a0a998dbdec5a03b024c48fe9.png)
其中 S 表示由主机的IIC 接口产生的传输起始信号(S),这时连接到IIC总线上的所有从机都会接收到这个信号。
起始信号产生后,所有从机就开始等待主机紧接下来 广播 的从机地址信号 (SLAVE_ADDRESS)。在 IIC 总线上,每个设备的地址都是唯一的,当主机广播的地址与某个设备地址相同时,这个设备就被选中了,没被选中的设备将会忽略之后的数据信号。根据 IIC协议,这个从机地址可以是 7 位或 10 位。
在地址位之后,是传输方向的选择位,该位为 0 时,表示后面的数据传输方向是由主机传输至从机,即主机向从机写数据。该位为 1 时,则相反,即主机由从机读数据。
从机接收到匹配的地址后,主机或从机会返回一个应答(ACK)或非应答(NACK)信号,只有接收到应答信号后,主机才能继续发送或接收数据。
写数据
若配置的方向传输位为“写数据”方向,即第一幅图的情况,广播完地址,接收到应答信号后,主机开始正式向从机传输数据(DATA),数据包的大小为 8 位,主机每发送完一个字节数据,都要等待从机的应答信号(ACK),重复这个过程,可以向从机传输 N 个数据,这个 N 没有大小限制。当数据传输结束时,主机向从机发送一个停止传输信号§,表示不再传输数据。
读数据
若配置的方向传输位为“读数据”方向,即第二幅图的情况,广播完地址,接收到应答信号后,从机开始向主机返回数据(DATA),数据包大小也为 8 位,从机每发送完一个数据,都会等待主机的应答信号(ACK),重复这个过程,可以返回 N 个数据,这个 N 也没有大小限制。当主机希望停止接收数据时,就向从机返回一个非应答信号(NACK),则从机自动停止数据传输。
读和写数据
除了基本的读写,IIC通讯更常用的是复合格式,即第三幅图的情况,该传输过程有两次起始信号(S)。一般在第一次传输中,主机通过 SLAVE_ADDRESS 寻找到从设备后,发送一段“数据”,这段数据通常用于表示从设备内部的寄存器或存储器地址(注意区分它与 SLAVE_ADDRESS 的区别);在第二次的传输中,对该地址的内容进行读或写。也就是说,第一次通讯是告诉从机读写地址,第二次则是读写的实际内容。
1.2.2.2 通讯的起始和停止信号
前文中提到的起始(S)和停止§信号是两种特殊的状态。当 SCL 线是高电平时 SDA 线从高电平向低电平切换,这个情况表示通讯的起始。当 SCL 是高电平时 SDA 线由低电平向高电平切换,表示通讯的停止。起始和停止信号一般由主机产生。
![image-20221113144408413](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/193e654bf1f732c3ff27cdc49ec04389.png)
1.2.2.3 数据有效性
IIC 使用 SDA 信号线来传输数据,使用 SCL 信号线进行数据同步。SDA 数据线在 SCL 的每个时钟周期传输一位数据。传输时,SCL 为高电平的时候 SDA 表示的数据有效,即此时的 SDA 为高电平时表示数据“1”,为低电平时表示数据“0”。当 SCL 为低电平时,SDA 的数据无效,一般在这个时候 SDA 进行电平切换,为下一次表示数据做好准备。
![image-20221113144629863](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/22bf090d5430c00ddc140b030b633cdb.png)
1.2.2.4 地址及数据方向
IIC总线上的每个设备都有自己的独立地址,主机发起通讯时,通过 SDA 信号线发送设备地址(SLAVE_ADDRESS)来查找从机。IIC协议规定设备地址可以是 7 位或 10 位,实际中 7 位的地址应用比较广泛。紧跟设备地址的一个数据位用来表示数据传输方向,它是数据方向位(R/W —— ),第 8 位或第 11 位。数据方向位为“1”时表示主机由从机读数据,该位为“0”时表示主机向从机写数据。
![image-20221113144801697](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/eb2035fe4cec1dbc812ce99b9de06eed.png)
1.2.2.5 响应
IIC的数据和地址传输都带响应。响应包括“应答(ACK)”和“非应答(NACK)”两种信号。作为数据接收端时,当设备(无论主从机)接收到IIC传输的一个字节数据或地址后,若希望对方继续发送数据,则需要向对方发送“应答(ACK)”信号,发送方会继续发送下一个数据;若接收端希望结束数据传输,则向对方发送“非应答(NACK)”信号,发送方接收到该信号后会产生一个停止信号,结束信号传输。
![image-20221113144846423](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/ef7a995f54addc319034bb0f2edb082c.png)
1.3软件 IIC 和硬件 IIC
想要控制STM32产生IIC方式的通讯,可以采用软件模拟或硬件IIC 这两种方式。
所谓软件模拟,即直接使用 CPU 内核按照 IIC协议的要求控制 GPIO 输出高低电平。如控制产生IIC的起始信号时,先控制作为 SCL 线的 GPIO 引脚输出高电平,然后控制作为 SDA 线的 GPIO 引脚在此期间完成由高电平至低电平的切换,最后再控制 SCL 线切换为低电平,这样就输出了一个标准的IIC起始信号。
而硬件IIC是指直接利用 STM32 芯片中的硬件IIC外设,该硬件IIC外设跟 USART串口外设类似,只要配置好对应的寄存器,外设就会产生标准串口协议的时序。使用它的IIC外设则可以方便地通过外设寄存器产生IIC协议方式的通讯,如初始化好IIC外设后,只需要把某寄存器位置 1,那么外设就会控制对应的 SCL 及 SDA 线自动产生IIC起始信号,而不需要内核直接控制引脚的电平。
相对来说,硬件IIC直接使用外设来控制引脚,可以减轻 CPU 的负担。不过使用硬件IIC时必须使用某些固定的引脚作为 SCL 和 SDA,软件模拟IIC则可以使用任意GPIO引脚,相对比较灵活。在本开发板中,由于 STM32RCT6 芯片引脚较少,资源比较紧张,在设计硬件时不方便使用硬件IIC指定的引脚连接外部设备(EEPROM 存储器芯片),所以在控制程序上只能使用软件模拟 IIC的方式。
2. CUBEMX配置
2.1 RCC
![image-20221113150839097](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/1fd61d1ac8088fe1cdaba1288fc54ef7.png)
2.2 SYS
![image-20221113150909749](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/f89f671959d30e145f41435d4446adcc.png)
2.3 USART1
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/7213cd746d6647519270eebf8c54d0ee.png)
2.4 GPIO
![image-20221113151611713](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/7cbc00306fc35829a9956c9447db3b70.png)
2.5 I2C1
![image-20221113152130325](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/81ac4406f653854e9b7bf0f743d7e69b.png)
![image-20221113154207553](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/2082c56903ce7e391703775bbd112247.png)
2.6 NVIC
![image-20221113160205956](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/3ceaaf61595570b471b783a3f9ebe9f7.png)
2.7 时钟
![image-20221113151558303](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/02becd517d832122bda1f6e662f45efb.png)
2.8 配置如下
![image-20221113152100274](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/58d5686c28ff272a0a94a033fc66af54.png)
![image-20221113152407187](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/d62e5f62f5b8a0fde55ac09023a0ff1e.png)
![image-20221113152421935](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/9b3e83f286c78f6f03fbacbc4fc66146.png)
3. keil代码
官网代码下载:AHT20芯片代码
3.1 添加AHT文件
3.1.1 新建AHT文件
![image-20221113153132547](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/2d32d551f802ffc53518800d3003cf77.png)
3.1.2 添加到项目中
![image-20221113153257815](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/5f45713693d8890d239ec3773b7c683e.png)
最后点击ok
![image-20221113153321850](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/4631083ccc7b3acbafe8f8f03f148aa2.png)
![image-20221113153433600](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/6ad4f528df2d696bb4647f2216e0b359.png)
![image-20221113153501754](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/6899c86a66080cae051b1f61bd00664a.png)
![image-20221113153513968](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/5a7743118331c732f40429ca1bc00c5b.png)
3.2 修改AHT20-21_DEMO_V1_3.h
#ifndef _AHT20_DEMO_
#define _AHT20_DEMO_
#include "main.h"
void Delay_N10us(uint32_t t);//延时函数
void SensorDelay_us(uint32_t t);//延时函数
void Delay_4us(void); //延时函数
void Delay_5us(void); //延时函数
void Delay_1ms(uint32_t t);
void AHT20_Clock_Init(void); //延时函数
void SDA_Pin_Output_High(void) ; //将PB15配置为输出 , 并设置为高电平, PB15作为I2C的SDA
void SDA_Pin_Output_Low(void); //将P15配置为输出 并设置为低电平
void SDA_Pin_IN_FLOATING(void); //SDA配置为浮空输入
void SCL_Pin_Output_High(void); //SCL输出高电平,P14作为I2C的SCL
void SCL_Pin_Output_Low(void); //SCL输出低电平
void Init_I2C_Sensor_Port(void); //初始化I2C接口,输出为高电平
void I2C_Start(void); //I2C主机发送START信号
void AHT20_WR_Byte(uint8_t Byte); //往AHT20写一个字节
uint8_t AHT20_RD_Byte(void);//从AHT20读取一个字节
uint8_t Receive_ACK(void); //看AHT20是否有回复ACK
void Send_ACK(void) ; //主机回复ACK信号
void Send_NOT_ACK(void); //主机不回复ACK
void Stop_I2C(void); //一条协议结束
uint8_t AHT20_Read_Status(void);//读取AHT20的状态寄存器
uint8_t AHT20_Read_Cal_Enable(void); //查询cal enable位有没有使能
void AHT20_SendAC(void); //向AHT20发送AC命令
uint8_t Calc_CRC8(uint8_t *message,uint8_t Num);
void AHT20_Read_CTdata(uint32_t *ct); //没有CRC校验,直接读取AHT20的温度和湿度数据
void AHT20_Read_CTdata_crc(uint32_t *ct); //CRC校验后,读取AHT20的温度和湿度数据
void AHT20_Init(void); //初始化AHT20
void JH_Reset_REG(uint8_t addr);///重置寄存器
void AHT20_Start_Init(void);///上电初始化进入正常测量状态
#endif
3.3 修改AHT20-21_DEMO_V1_3.c
/*******************************************/
/*@版权所有:广州奥松电子有限公司 */
/*@作者:温湿度传感器事业部 */
/*@版本:V1.2 */
/*******************************************/
//#include "main.h"
#include "AHT20-21_DEMO_V1_3.h"
#include "gpio.h"
#include "i2c.h"
void Delay_N10us(uint32_t t)//延时函数
{
uint32_t k;
while(t--)
{
for (k = 0; k < 2; k++);//110
}
}
void SensorDelay_us(uint32_t t)//延时函数
{
for(t = t-2; t>0; t--)
{
Delay_N10us(1);
}
}
void Delay_4us(void) //延时函数
{
Delay_N10us(1);
Delay_N10us(1);
Delay_N10us(1);
Delay_N10us(1);
}
void Delay_5us(void) //延时函数
{
Delay_N10us(1);
Delay_N10us(1);
Delay_N10us(1);
Delay_N10us(1);
Delay_N10us(1);
}
void Delay_1ms(uint32_t t) //延时函数
{
while(t--)
{
SensorDelay_us(1000);//延时1ms
}
}
//void AHT20_Clock_Init(void) //延时函数
//{
// RCC_APB2PeriphClockCmd(CC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);
//}
void SDA_Pin_Output_High(void) //将PB7配置为输出 , 并设置为高电平, PB7作为I2C的SDA
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;//推挽输出
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_7;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
HAL_GPIO_Init(GPIOB,& GPIO_InitStruct);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_7,GPIO_PIN_SET);
}
void SDA_Pin_Output_Low(void) //将P7配置为输出 并设置为低电平
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;//推挽输出
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_7;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
HAL_GPIO_Init(GPIOB,& GPIO_InitStruct);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_7,GPIO_PIN_RESET);
}
void SDA_Pin_IN_FLOATING(void) //SDA配置为浮空输入
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;//浮空
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_7;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
HAL_GPIO_Init( GPIOB,&GPIO_InitStruct);
}
void SCL_Pin_Output_High(void) //SCL输出高电平,P14作为I2C的SCL
{
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_6,GPIO_PIN_SET);
}
void SCL_Pin_Output_Low(void) //SCL输出低电平
{
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_6,GPIO_PIN_RESET);
}
void Init_I2C_Sensor_Port(void) //初始化I2C接口,输出为高电平
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;//推挽输出
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_7;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
HAL_GPIO_Init(GPIOB,& GPIO_InitStruct);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_15,GPIO_PIN_SET);
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;//推挽输出
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_6;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
HAL_GPIO_Init(GPIOB,& GPIO_InitStruct);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_15,GPIO_PIN_SET);
}
void I2C_Start(void) //I2C主机发送START信号
{
SDA_Pin_Output_High();
SensorDelay_us(8);
SCL_Pin_Output_High();
SensorDelay_us(8);
SDA_Pin_Output_Low();
SensorDelay_us(8);
SCL_Pin_Output_Low();
SensorDelay_us(8);
}
void AHT20_WR_Byte(uint8_t Byte) //往AHT20写一个字节
{
uint8_t Data,N,i;
Data=Byte;
i = 0x80;
for(N=0;N<8;N++)
{
SCL_Pin_Output_Low();
Delay_4us();
if(i&Data)
{
SDA_Pin_Output_High();
}
else
{
SDA_Pin_Output_Low();
}
SCL_Pin_Output_High();
Delay_4us();
Data <<= 1;
}
SCL_Pin_Output_Low();
SensorDelay_us(8);
SDA_Pin_IN_FLOATING();
SensorDelay_us(8);
}
uint8_t AHT20_RD_Byte(void)//从AHT20读取一个字节
{
uint8_t Byte,i,a;
Byte = 0;
SCL_Pin_Output_Low();
SDA_Pin_IN_FLOATING();
SensorDelay_us(8);
for(i=0;i<8;i++)
{
SCL_Pin_Output_High();
Delay_5us();
a=0;
//if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_15)) a=1;
if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_7)) a=1;
Byte = (Byte<<1)|a;
//SCL_Pin_Output_Low();
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_6,GPIO_PIN_RESET);
Delay_5us();
}
SDA_Pin_IN_FLOATING();
SensorDelay_us(8);
return Byte;
}
uint8_t Receive_ACK(void) //看AHT20是否有回复ACK
{
uint16_t CNT;
CNT = 0;
SCL_Pin_Output_Low();
SDA_Pin_IN_FLOATING();
SensorDelay_us(8);
SCL_Pin_Output_High();
SensorDelay_us(8);
while((HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_7)) && CNT < 100)
CNT++;
if(CNT == 100)
{
return 0;
}
SCL_Pin_Output_Low();
SensorDelay_us(8);
return 1;
}
void Send_ACK(void) //主机回复ACK信号
{
SCL_Pin_Output_Low();
SensorDelay_us(8);
SDA_Pin_Output_Low();
SensorDelay_us(8);
SCL_Pin_Output_High();
SensorDelay_us(8);
SCL_Pin_Output_Low();
SensorDelay_us(8);
SDA_Pin_IN_FLOATING();
SensorDelay_us(8);
}
void Send_NOT_ACK(void) //主机不回复ACK
{
SCL_Pin_Output_Low();
SensorDelay_us(8);
SDA_Pin_Output_High();
SensorDelay_us(8);
SCL_Pin_Output_High();
SensorDelay_us(8);
SCL_Pin_Output_Low();
SensorDelay_us(8);
SDA_Pin_Output_Low();
SensorDelay_us(8);
}
void Stop_I2C(void) //一条协议结束
{
SDA_Pin_Output_Low();
SensorDelay_us(8);
SCL_Pin_Output_High();
SensorDelay_us(8);
SDA_Pin_Output_High();
SensorDelay_us(8);
}
uint8_t AHT20_Read_Status(void)//读取AHT20的状态寄存器
{
uint8_t Byte_first;
I2C_Start();
AHT20_WR_Byte(0x71);
Receive_ACK();
Byte_first = AHT20_RD_Byte();
Send_NOT_ACK();
Stop_I2C();
return Byte_first;
}
uint8_t AHT20_Read_Cal_Enable(void) //查询cal enable位有没有使能
{
uint8_t val = 0;//ret = 0,
val = AHT20_Read_Status();
if((val & 0x68)==0x08)
return 1;
else return 0;
}
void AHT20_SendAC(void) //向AHT20发送AC命令
{
I2C_Start();
AHT20_WR_Byte(0x70);
Receive_ACK();
AHT20_WR_Byte(0xac);//0xAC采集命令
Receive_ACK();
AHT20_WR_Byte(0x33);
Receive_ACK();
AHT20_WR_Byte(0x00);
Receive_ACK();
Stop_I2C();
}
//CRC校验类型:CRC8/MAXIM
//多项式:X8+X5+X4+1
//Poly:0011 0001 0x31
//高位放到后面就变成 1000 1100 0x8c
//C现实代码:
uint8_t Calc_CRC8(uint8_t *message,uint8_t Num)
{
uint8_t i;
uint8_t byte;
uint8_t crc=0xFF;
for(byte=0; byte<Num; byte++)
{
crc^=(message[byte]);
for(i=8;i>0;--i)
{
if(crc&0x80) crc=(crc<<1)^0x31;
else crc=(crc<<1);
}
}
return crc;
}
void AHT20_Read_CTdata(uint32_t *ct) //没有CRC校验,直接读取AHT20的温度和湿度数据
{
volatile uint8_t Byte_1th=0;
volatile uint8_t Byte_2th=0;
volatile uint8_t Byte_3th=0;
volatile uint8_t Byte_4th=0;
volatile uint8_t Byte_5th=0;
volatile uint8_t Byte_6th=0;
uint32_t RetuData = 0;
uint16_t cnt = 0;
AHT20_SendAC();//向AHT10发送AC命令
Delay_1ms(80);//延时80ms左右
cnt = 0;
while(((AHT20_Read_Status()&0x80)==0x80))//直到状态bit[7]为0,表示为空闲状态,若为1,表示忙状态
{
SensorDelay_us(1508);
if(cnt++>=100)
{
break;
}
}
I2C_Start();
AHT20_WR_Byte(0x71);
Receive_ACK();
Byte_1th = AHT20_RD_Byte();//状态字,查询到状态为0x98,表示为忙状态,bit[7]为1;状态为0x1C,或者0x0C,或者0x08表示为空闲状态,bit[7]为0
Send_ACK();
Byte_2th = AHT20_RD_Byte();//湿度
Send_ACK();
Byte_3th = AHT20_RD_Byte();//湿度
Send_ACK();
Byte_4th = AHT20_RD_Byte();//湿度/温度
Send_ACK();
Byte_5th = AHT20_RD_Byte();//温度
Send_ACK();
Byte_6th = AHT20_RD_Byte();//温度
Send_NOT_ACK();
Stop_I2C();
RetuData = (RetuData|Byte_2th)<<8;
RetuData = (RetuData|Byte_3th)<<8;
RetuData = (RetuData|Byte_4th);
RetuData =RetuData >>4;
ct[0] = RetuData;//湿度
RetuData = 0;
RetuData = (RetuData|Byte_4th)<<8;
RetuData = (RetuData|Byte_5th)<<8;
RetuData = (RetuData|Byte_6th);
RetuData = RetuData&0xfffff;
ct[1] =RetuData; //温度
}
void AHT20_Read_CTdata_crc(uint32_t *ct) //CRC校验后,读取AHT20的温度和湿度数据
{
volatile uint8_t Byte_1th=0;
volatile uint8_t Byte_2th=0;
volatile uint8_t Byte_3th=0;
volatile uint8_t Byte_4th=0;
volatile uint8_t Byte_5th=0;
volatile uint8_t Byte_6th=0;
volatile uint8_t Byte_7th=0;
uint32_t RetuData = 0;
uint16_t cnt = 0;
// uint8_t CRCDATA=0;
uint8_t CTDATA[6]={0};//用于CRC传递数组
AHT20_SendAC();//向AHT10发送AC命令
Delay_1ms(80);//延时80ms左右
cnt = 0;
while(((AHT20_Read_Status()&0x80)==0x80))//直到状态bit[7]为0,表示为空闲状态,若为1,表示忙状态
{
SensorDelay_us(1508);
if(cnt++>=100)
{
break;
}
}
I2C_Start();
AHT20_WR_Byte(0x71);
Receive_ACK();
CTDATA[0]=Byte_1th = AHT20_RD_Byte();//状态字,查询到状态为0x98,表示为忙状态,bit[7]为1;状态为0x1C,或者0x0C,或者0x08表示为空闲状态,bit[7]为0
Send_ACK();
CTDATA[1]=Byte_2th = AHT20_RD_Byte();//湿度
Send_ACK();
CTDATA[2]=Byte_3th = AHT20_RD_Byte();//湿度
Send_ACK();
CTDATA[3]=Byte_4th = AHT20_RD_Byte();//湿度/温度
Send_ACK();
CTDATA[4]=Byte_5th = AHT20_RD_Byte();//温度
Send_ACK();
CTDATA[5]=Byte_6th = AHT20_RD_Byte();//温度
Send_ACK();
Byte_7th = AHT20_RD_Byte();//CRC数据
Send_NOT_ACK(); //注意: 最后是发送NAK
Stop_I2C();
if(Calc_CRC8(CTDATA,6)==Byte_7th)
{
RetuData = (RetuData|Byte_2th)<<8;
RetuData = (RetuData|Byte_3th)<<8;
RetuData = (RetuData|Byte_4th);
RetuData =RetuData >>4;
ct[0] = RetuData;//湿度
RetuData = 0;
RetuData = (RetuData|Byte_4th)<<8;
RetuData = (RetuData|Byte_5th)<<8;
RetuData = (RetuData|Byte_6th);
RetuData = RetuData&0xfffff;
ct[1] =RetuData; //温度
}
else
{
ct[0]=0x00;
ct[1]=0x00;//校验错误返回值,客户可以根据自己需要更改
}//CRC数据
}
void AHT20_Init(void) //初始化AHT20
{
Init_I2C_Sensor_Port();
I2C_Start();
AHT20_WR_Byte(0x70);
Receive_ACK();
AHT20_WR_Byte(0xa8);//0xA8进入NOR工作模式
Receive_ACK();
AHT20_WR_Byte(0x00);
Receive_ACK();
AHT20_WR_Byte(0x00);
Receive_ACK();
Stop_I2C();
Delay_1ms(10);//延时10ms左右
I2C_Start();
AHT20_WR_Byte(0x70);
Receive_ACK();
AHT20_WR_Byte(0xbe);//0xBE初始化命令,AHT20的初始化命令是0xBE, AHT10的初始化命令是0xE1
Receive_ACK();
AHT20_WR_Byte(0x08);//相关寄存器bit[3]置1,为校准输出
Receive_ACK();
AHT20_WR_Byte(0x00);
Receive_ACK();
Stop_I2C();
Delay_1ms(10);//延时10ms左右
}
void JH_Reset_REG(uint8_t addr)
{
uint8_t Byte_first,Byte_second,Byte_third;
I2C_Start();
AHT20_WR_Byte(0x70);//原来是0x70
Receive_ACK();
AHT20_WR_Byte(addr);
Receive_ACK();
AHT20_WR_Byte(0x00);
Receive_ACK();
AHT20_WR_Byte(0x00);
Receive_ACK();
Stop_I2C();
Delay_1ms(5);//延时5ms左右
I2C_Start();
AHT20_WR_Byte(0x71);//
Receive_ACK();
Byte_first = AHT20_RD_Byte();
Send_ACK();
Byte_second = AHT20_RD_Byte();
Send_ACK();
Byte_third = AHT20_RD_Byte();
Send_NOT_ACK();
Stop_I2C();
Delay_1ms(10);//延时10ms左右
I2C_Start();
AHT20_WR_Byte(0x70);///
Receive_ACK();
AHT20_WR_Byte(0xB0|addr);//寄存器命令
Receive_ACK();
AHT20_WR_Byte(Byte_second);
Receive_ACK();
AHT20_WR_Byte(Byte_third);
Receive_ACK();
Stop_I2C();
Byte_second=0x00;
Byte_third =0x00;
}
void AHT20_Start_Init(void)
{
JH_Reset_REG(0x1b);
JH_Reset_REG(0x1c);
JH_Reset_REG(0x1e);
}
3.4 修改mian.c
/* USER CODE BEGIN Header */
/**
******************************************************************************
* @file : main.c
* @brief : Main program body
******************************************************************************
* @attention
*
* Copyright (c) 2022 STMicroelectronics.
* All rights reserved.
*
* This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file
* in the root directory of this software component.
* If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.
*
******************************************************************************
*/
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "dma.h"
#include "i2c.h"
#include "usart.h"
#include "gpio.h"
/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include<stdio.h>
#include "AHT20-21_DEMO_V1_3.h"
/* USER CODE END Includes */
/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */
int fputc(int ch,FILE *f)
{
HAL_UART_Transmit(&huart1,(uint8_t *)&ch,1,0xFFFF);
//等待发送结束
while(__HAL_UART_GET_FLAG(&huart1,UART_FLAG_TC)!=SET){
}
return ch;
}
/* USER CODE END PTD */
/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */
/* USER CODE END PD */
/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */
/* USER CODE END PM */
/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PV */
/* USER CODE END PV */
/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
/* USER CODE BEGIN PFP */
/* USER CODE END PFP */
/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */
/* USER CODE END 0 */
/**
* @brief The application entry point.
* @retval int
*/
int main(void)
{
/* USER CODE BEGIN 1 */
uint32_t CT_data[2]={0,0};
volatile int c1,t1;
Delay_1ms(500);
/* USER CODE END 1 */
/* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/
/* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
HAL_Init();
/* USER CODE BEGIN Init */
/* USER CODE END Init */
/* Configure the system clock */
SystemClock_Config();
/* USER CODE BEGIN SysInit */
/* USER CODE END SysInit */
/* Initialize all configured peripherals */
MX_USART1_UART_Init();
MX_DMA_Init();
MX_I2C1_Init();
MX_USART1_UART_Init();
/* USER CODE BEGIN 2 */
AHT20_Init();
Delay_1ms(500);
/* USER CODE END 2 */
/* Infinite loop */
/* USER CODE BEGIN WHILE */
while (1)
{
/* USER CODE END WHILE */
//AHT20_Read_CTdata(CT_data); //不经过CRC校验,直接读取AHT20的温度和湿度数据 推荐每隔大于1S读一次
AHT20_Read_CTdata_crc(CT_data); //crc校验后,读取AHT20的温度和湿度数据
c1 = CT_data[0]*1000/1024/1024; //计算得到湿度值c1(放大了10倍)
t1 = CT_data[1]*2000/1024/1024-500;//计算得到温度值t1(放大了10倍)
printf("正在检测");
HAL_Delay(100);
printf(".");
HAL_Delay(100);
printf(".");
HAL_Delay(100);
printf(".");
HAL_Delay(100);
printf(".");
HAL_Delay(100);
printf(".");
HAL_Delay(100);
printf(".");
HAL_Delay(100);
printf(".");
HAL_Delay(100);
printf(".");
HAL_Delay(100);
printf(".");
HAL_Delay(100);
printf(".");
printf("\r\n");
HAL_Delay(1000);
printf("温度:%d%d.%d",t1/100,(t1/10)%10,t1%10);
printf("湿度:%d%d.%d",c1/100,(c1/10)%10,c1%10);
printf("\r\n");
printf("等待");
HAL_Delay(100);
printf(".");
HAL_Delay(100);
printf(".");
HAL_Delay(100);
printf(".");
HAL_Delay(100);
printf(".");
HAL_Delay(100);
printf(".");
HAL_Delay(100);
printf(".");
HAL_Delay(100);
printf(".");
HAL_Delay(100);
printf(".");
HAL_Delay(100);
printf(".");
HAL_Delay(100);
printf(".");
printf("\r\n");
HAL_Delay(1000);
/* USER CODE BEGIN 3 */
}
/* USER CODE END 3 */
}
/**
* @brief System Clock Configuration
* @retval None
*/
void SystemClock_Config(void)
{
RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
/** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
* in the RCC_OscInitTypeDef structure.
*/
RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
RCC_OscInitStruct.HSEPredivValue = RCC_HSE_PREDIV_DIV1;
RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9;
if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
/** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
*/
RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
|RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
}
/* USER CODE BEGIN 4 */
/* USER CODE END 4 */
/**
* @brief This function is executed in case of error occurrence.
* @retval None
*/
void Error_Handler(void)
{
/* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
/* User can add his own implementation to report the HAL error return state */
__disable_irq();
while (1)
{
}
/* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}
#ifdef USE_FULL_ASSERT
/**
* @brief Reports the name of the source file and the source line number
* where the assert_param error has occurred.
* @param file: pointer to the source file name
* @param line: assert_param error line source number
* @retval None
*/
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{
/* USER CODE BEGIN 6 */
/* User can add his own implementation to report the file name and line number,
ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
/* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */
3.5 编译烧录
![image-20221113165529321](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/7dd666b56bc0a0ce5372877b4f94ead5.png)
![image-20221113165537101](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/eef4f5c3c1756c27a5facf1f45c3d38c.png)
3.6 硬件连接
![image-20221113170036438](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/4ad37fd87c88d4d97f226e70308e5326.png)
SCL连接PB6,SDA连接PB7
4. 运行
![image-20221113165620724](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/7fe720d08355ae8742c1409d5c6e2720.png)
5. 总结
了解学习了IIC协议进行通信,对AHT20芯片读取数据的过程也要有一个比较清晰的认识,知道如何通过AHT20读取采集到的温湿度。
6. 参考
基于I2C协议的AHT20温湿度传感器的数据采集_伊木子曦的博客-CSDN博客
STM32F103基于I2C协议的AHT20温湿度传感器的数据采集_醉意丶千层梦的博客-CSDN博客
stm32通过I2C接口实现温湿度(AHT20)的采集_HarrietLH的博客-CSDN博客
I2C的协议层和物理层 - wenshinlee - 博客园 (cnblogs.com)