第10周--IIC协议采集温湿度-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/2301_79795551/article/details/135268695

I2C总线通信协议、STM32F103与AHT20温湿度传感器数据采集
一、I2C总线通信协议

I2C（Inter-Integrated Circuit）总线是一种用于连接微控制器和外围设备的串行通信协议。它具有高集成度、低成本、简单易用等优点，因此在许多嵌入式系统中得到广泛应用。
二、STM32F103与I2C通信

STM32F103是一款基于ARM Cortex-M3内核的微控制器，具有丰富的外设接口和强大的处理能力。通过STM32F103的I2C接口，可以方便地与AHT20温湿度传感器进行通信，实现数据的采集和控制。

三、AHT20温湿度传感器
AHT20是一款高精度、低功耗的温湿度传感器，采用I2C通信协议。通过与STM32F103的I2C接口连接，可以方便地获取温度和湿度值。

四、数据采集与输出
初始化I2C接口：首先需要对STM32F103的I2C接口进行初始化，包括设置通信速率、数据传输格式等。
启动传感器：通过I2C接口向AHT20发送启动命令，启动传感器进行数据采集。
读取数据：AHT20采集到温度和湿度值后，会通过I2C接口将数据发送给STM32F103。STM32F103读取数据后，可以进行必要的处理或存储。
输出数据：将处理后的温度和湿度值通过串口输出，可以通过串口调试工具或上位机软件查看数据。

如下图所示：

数据格式与应答
I2C数据以字节（即8bits）为单位传输，每个字节传输完后都会有一个ACK应答信号。应答信号的时钟是由主设备产生的。

应答（ACK）：拉低SDA线，并在SCL为高电平期间保持SDA线为低电平
非应答（NOACK）：不要拉低SDA线（此时SDA线为高电平），并在SCL为高电平期间保持SDA线为高电平

在传输期间，如果从设备来不及处理主设备发送的数据，从设备会保持SCL线为低电平，强迫主设备等待从设备释放SCL线，直到从设备处理完后，释放SCL线，接着进行数据传输。

如下图所示：

4、数据传输通讯
1）写数据

开始数据传输后，先发送一个起始位（S），主设备发送一个地址数据（由7bit的从设备地址，和最低位的写标志位组成的8bit字节数据，该读写标志位决定数据的传输方向），然后，主设备释放SDA线，并等待从设备的应答信号（ACK）。每一个字节数据的传输都要跟一个应答信号位。数据传输以停止位（P）结束，并且释放I2C总线。

2）读数据

开始通讯时，主设备先发送一个起始信号（S），主设备发送一个地址数据（由7bit的从设备地址，和最低位的写标志位组成的8bit字节数据），然后，主设备释放SDA线，并等待从设备的应答信号（ACK），从设备应答主设备后，主设备再发送要读取的寄存器地址，从设备应答主设备（ACK），主设备再次发送起始信号（Sr），主设备发送设备地址（包含读标志），从设备应答主设备，并将该寄存器的值发送给主设备；

读取单字节数据：
主设备要读取的数据，如果是只有一个字节的数值，就要结束应答，主设备要先发送一个非应答信号（NOACK），再发送结束信号（P）；
读取多字节数据：
主设备要读取的数据，如果是大于一个字节的多个数据，就发送ACK应答信号（ACK），而不是非应答信号（NOACK），然后主设备再次接收从设备发送的数据，依次类推，直到主设备读取的数值是最后一个字节数据后，需要主设备给从设备发送非应答信号（NOACK），再发送结束信号（P），结束I2C通讯，并释放I2C总线。

注意：所有的数据传输过程中，SDA线的电平变化必须在SCL为低电平时进行，SDA线的电平在SCL线为高电平时要保持稳定不变。如下图所示：

二、使用STM32F103完成基于I2C协议的AHT20温湿度传感器的数据采集

1、什么是AHT20芯片

对于AHT20芯片的解释的链接如下：

DHT20产品规格书（中文版）_A1.cdr (aosong.com)
https://www.aosong.com/userfiles/files/media/AHT20%E4%BA%A7%E5%93%81%E8%A7%84%E6%A0%BC%E4%B9%A6(%E4%B8%AD%E6%96%87%E7%89%88)%20B1.pdf

要是想了解更深一些，请移步到奥松电子ASAIR官方网址：

软件下载-温湿度传感器温湿度芯片温湿度变送器模块气体传感器流量传感器广州奥松电子股份有限公司 (aosong.com)
http://www.aosong.com/class-36.html

二、代码实现
这里也是使用Keil uVision5。具体代码请参考链接：
(39条消息) AHT20温度采集_hhhhhh277523的博客-优快云博客
https://blog.youkuaiyun.com/hhhhhh277523/article/details/111397514

部分代码展示：

void IIC_Init(void)
{
   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
   RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);

   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;
   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7;
   GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;

   GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);

   IIC_SCL=1;
   IIC_SDA=1;

}
void IIC_Init(void);                   //初始化IIC的IO口
void IIC_Start(void);                   //发送IIC开始信号
void IIC_Stop(void);                   //发送IIC停止信号
void IIC_Send_Byte(u8 txd);               //IIC发送一个字节
u8 IIC_Read_Byte(unsigned char ack);   //IIC读取一个字节
u8 IIC_Wait_Ack(void);                   //IIC等待ACK信号
void IIC_Ack(void);                       //IIC发送ACK信号
void IIC_NAck(void);                   //IIC不发送ACK信号
void read_AHT20_once(void);
void reset_AHT20(void);
void init_AHT20(void);
void startMeasure_AHT20(void);
void read_AHT20(void);
uint8_t Receive_ACK(void);
void Send_ACK(void);
void SendNot_Ack(void);
void I2C_WriteByte(uint8_t input);
uint8_t I2C_ReadByte(void);
void set_AHT20sendOutData(void);
void I2C_Start(void);
void I2C_Stop(void);
要是想了解串口通信相关知识，请移步
(40条消息) 练习串口传输文件_afadgfansfa的博客-优快云博客
https://blog.youkuaiyun.com/afadgfansfa/article/details/121320433?spm=1001.2014.3001.5502