基于I2C/SPI总线的温湿度采集与OLED显示

I2C总线协议

1.什么是I2C协议
I2C总线是由Philips公司开发的一种简单、双向二线制同步串行总线。它只需要两根线即可在连接于总线上的器件之间传送信息。
I2C 协议的物理层和协议层
①物理层
I2C是一个支持设备的总线。可连接多个 I2C 通讯设备，支持多个通讯主机及多个通讯从机。对于I2C 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)。
I2C 通讯设备常用连接方式（引用野火资料中的图）

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。
通讯的起始和停止信号。
I2C的两种方式——硬件I2C和软件I2C
①硬件I2C
直接利用 STM32 芯片中的硬件 I2C 外设。
硬件I2C的使用
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。在初始化好 I2C 外设后，只需要把某寄存器位置 1，此时外设就会控制对应的 SCL 及 SDA 线自动产生 I2C 起始信号，不需要内核直接控制引脚的电平。
②软件I2C
直接使用 CPU 内核按照 I2C 协议的要求控制 GPIO 输出高低电平，从而模拟I2C。
软件I2C的使用
需要在控制产生 I2C 的起始信号时，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 I2C 起始信号。
③两者的差别
硬件I2C的效率要远高于软件的，而软件I2C由于不受管脚限制，接口比较灵活。

SPI简介

SPI是串行外设接口（Serial Peripheral Interface）的缩写，是由 Motorola 公司提出的一种高速的，全双工，同步的通信总线，被广泛地使用在 ADC、LCD 等设备与 MCU 间要求通讯速率较高的场合。SPI总线系统可直接与各个厂家生产的多种标准外围器件连接，该接口一般使用4条线：串行时钟线（SCK）、主机输入/从机输出数据线MISO、主机输出/从机输入数据线MOST和低电平有效的从机选择线C/S(有的SPI接口芯片带有中断信号线INT或INT、有的SPI接口芯片没有主机输出/从机输入数据线MOSI)。
SPI 一共有四种通讯模式，它们的主要区别是总线空闲时 SCK 的时钟状态以及数据采样时刻。为方便说明，在此引入“时钟极性 CPOL”和“时钟相位 CPHA”的概念。
时钟极性 CPOL 是指 SPI 通讯设备处于空闲状态时，SCK 信号线的电平信号(即 SPI 通讯开始前、 NSS 线为高电平时 SCK 的状态)。CPOL=0 时， SCK 在空闲状态时为低电平，CPOL=1 时，则相反。
时钟相位 CPHA 是指数据的采样的时刻，当 CPHA=0 时，MOSI 或 MISO 数据线上的信号将会在 SCK 时钟线的“奇数边沿”被采样。当 CPHA=1 时，数据线在 SCK 的“偶数边沿”采样。

使用STM32F103完成基于I2C协议的AHT20温湿度传感器的数据采集

main.c

#include "delay.h"
#include "temhum.h"
#include "sys.h"
#include "usart.h"

 int main(void)
 {
   	 	
    u32 CT_data[2]={
   0};
    volatile float  hum=0,tem=0;     
     
    delay_init();	    	 //延时函数初始化	  
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级
    uart_init(115200);	 //串口初始化为115200
    LED_Init();			     //LED端口初始化
    temphum_init();     //ATH20初始化    
	
	while(1)
	{
   
        AHT20_Read_CTdata(CT_data);       //不经过CRC校验，直接读取AHT20的温度和湿度数据 

        hum = CT_data[0]*100*10/1024/1024;  //计算得到湿度值（放大了10倍）
        tem = CT_data[1]*200*10/1024/1024-500;//计算得到温度值（放大了10倍）

        printf("湿度:%.1f%%\r\n",(hum/10));
        printf("温度:%.1f度\r\n",(tem/10));
        printf("\r\n");
        
      
	 }
}

链接：https://pan.baidu.com/s/1D4AxGk6LAM5Ioq4wEv9QRQ
提取码：326o

结果：

用手指按住芯片，温度与湿度都产生了变化。表示实验成功

OLED屏显和汉字点阵编码原理

1.汉字点阵编码
对于计算机而言，汉字相当于一个图像，所以将每一个字当成一个点阵
在汉字的点阵字库中，每个字节的每个位都代表一个汉字的一个点，每个汉字都是由一个矩形的点阵组成，0代表没有，1代表有点，将0和1分别用不同颜色画出，就形成了一个汉字，常用的点阵矩阵有1212, 1414, 16*16三种字库。

字库根据字节所表示点的不同有分为横向矩阵和纵向矩阵，目前多数的字库都是横向矩阵的存储方式(用得最多的应该是早期UCDOS字库)，纵向矩阵一般是因为有某些液晶是采用纵向扫描显示法，为了提高显示速度，于是便把字库矩阵做成纵向。

显示特定汉字与数字

由于单片机中没有汉字编码，所以我们需要在PCtoLCD中提取字模制作字库

这里笔者未将自定义格式变为C51，导致了一系列错误

按照图示操作，将字库放入oledfont.h文件
再自建一个函数

void TEST_Chinese(void)
{
   	
    OLED_Clear(0);	
	GUI_ShowString(50,50,"***",8,1);	//此处显示学号
    GUI_ShowCHinese(10,10,32,"***",1);	//此处显示姓名	
    delay_ms(1000);
	OLED_Clear(0);
}

直接在main.c中引用即可
完整代码：
链接：https://pan.baidu.com/s/1VCHS_BHKxv_8n_o12Ykh6Q
提取码：326o

效果

显示AHT20的温度和湿度

将以下代码插入AHT20显示温度工程中，并将串口输入改为显示输入即可

void TEST_Menu2(void)
{
   
	u32 CT_data[2];