STM32 I2C协议读取温湿度传感器

cjhz2333

已于 2023-04-28 09:34:48 修改

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文章标签： stm32

于 2022-11-23 18:13:45 首次发布

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文章目录

一、任务目标
二、材料准备
三、I2C介绍
四、温湿度传感器模块
五、总结
六、参考资料

一、任务目标

学习I2C总线通信协议，使用STM32F103完成基于I2C协议的AHT20温湿度传感器的数据采集，并将采集的温度-湿度值通过串口输出。具体任务：

1）解释什么是“软件I2C”和“硬件I2C”？（阅读野火配套教材的第23章“I2C–读写EEPROM”原理章节）

2）阅读AHT20数据手册，编程实现：每隔2秒钟采集一次温湿度数据，并通过串口发送到上位机（win10）。

二、材料准备

硬件：

STM32F103C8T6最小板
CH340模块
AHT20温湿度传感器
面包板
杜邦线

软件：

Keil 5
Flymcu
串口助手

三、I2C介绍

1.I2C通信

I2C总线（Inter IC BUS）是由Philips公司开发的一种通用数据总线
两根通信线：SCL（Serial Clock）、SDA（Serial Data）
同步，半双工
带数据应答
支持总线挂载多设备（一主多从、多主多从）

2.硬件电路

所有I2C设备的SCL连在一起，SDA连在一起
设备的SCL和SDA均要配置成开漏输出模式
SCL和SDA各添加一个上拉电阻，阻值一般为4.7KΩ左右

3.I2C时序基本单元

起始条件：SCL高电平期间，SDA从高电平切换到低电平
终止条件：SCL高电平期间，SDA从低电平切换到高电平
在这里插入图片描述
发送一个字节：SCL低电平期间，主机将数据位依次放到SDA线上（高位先行），然后释放SCL，从机将在SCL高电平期间读取数据位，所以SCL高电平期间SDA不允许有数据变化，依次循环上述过程8次，即可发送一个字节
在这里插入图片描述
接收一个字节：SCL低电平期间，从机将数据位依次放到SDA线上（高位先行），然后释放SCL，主机将在SCL高电平期间读取数据位，所以SCL高电平期间SDA不允许有数据变化，依次循环上述过程8次，即可接收一个字节（主机在接收之前，需要释放SDA）
在这里插入图片描述
发送应答：主机在接收完一个字节之后，在下一个时钟发送一位数据，数据0表示应答，数据1表示非应答
接收应答：主机在发送完一个字节之后，在下一个时钟接收一位数据，判断从机是否应答，数据0表示应答，数据1表示非应答（主机在接收之前，需要释放SDA）
在这里插入图片描述

4.I2C时序

指定地址写
对于指定设备（Slave Address），在指定地址（Reg Address）下，写入指定数据（Data）
在这里插入图片描述
当前地址读
对于指定设备（Slave Address），在当前地址指针指示的地址下，读取从机数据（Data）

指定地址读
对于指定设备（Slave Address），在指定地址（Reg Address）下，读取从机数据（Data）

5.硬件I2C与软件I2C

硬件I2C是直接利用 STM32 芯片中的硬件 I2C 外设，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。
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。
区别：硬件I2C速度快，而软件I2C更灵活。

四、温湿度传感器模块

1.官方教程：

链接: AHT20 产品手册

2.建立工程及代码：

部分配置代码在这里下载,找到这个东西下载。
在这里插入图片描述

首先我们翻它的教程，找到下面这一页，这个可以便于我们理解它给的代码。
在这里插入图片描述
我们打开AHT20-21_DEMO_V1_3.c这个c程序，翻到最下面可以看到官方给的主函数的代码，对照着上面的图片看，我们就能知道每个函数大概是用来干什么的了。

int32_t main(void)
{
   
    uint32_t CT_data[2];
	volatile int  c1,t1;
	/***********************************************************************************/
	/**///①刚上电，产品芯片内部就绪需要时间，延时100~500ms,建议500ms
	/***********************************************************************************/
	Delay_1ms(500);
	/***********************************************************************************/
	/**///②上电第一次发0x71读取状态字，判断状态字是否为0x18,如果不是0x18,进行寄存器初始化
	/***********************************************************************************/
	if((AHT20_Read_Status()&0x18)!=0x18)
	{
   
	AHT20_Start_Init(); //重新初始化寄存器
	Delay_1ms(10);
	}
	
	/***********************************************************************************/
	/**///③根据客户自己需求发测量命令读取温湿度数据，当前while（1）循环发测量命令读取温湿度数据，仅供参考
	/***********************************************************************************/
	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    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]*100*10/1024/1024;  //计算得到湿度值c1（放大了10倍）
	 t1 = CT_data[1]*200*10/1024/1024-500;//计算得到温度值t1（放大了10倍）
	下一步客户处理显示数据，
	 }

 }

但官方给的代码并不能完成我们的任务，我们还要自己添加一些东西，比如把拿到的数据通过串口传输给我们的电脑，这里给出代码：

#include "stm32f10x.h"                  // Serial.c
#include <stdio.h>
#include <stdarg.h>

uint8_t Serial_RxData;
uint8_t Serial_RxFlag;

void Serial_Init(void)
{
   
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU

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