I2C温湿度传感器采集

IIC协议简介

I2C总述

I2C通讯协议(Inter—Integrated Circuit)是由Philps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。
​ 在计算机科学里,大部分复杂的问题都可以通过分层来简化。如芯片被分为内核层和片上外设;STM32标准库则是在寄存器与用户代码之间的软件层。对于通讯协议,我们也以分层的方式来理解,最基本的是把它分为物理层和协议层。物理层规定通讯系统中具有机械、电子功能部分的特性,确保原始数据在物理媒体的传输。协议层主要规定通讯逻辑,统一收发双方的数据打包、解包标准。简单来说物理层规定我们用嘴巴还是用肢体来交流,协议层则规定我们用中文还是英文来交流。

软件IIC与硬件IIC的区别

硬件IIC:硬件I2C对应芯片上的I2C外设,有相应I2C驱动电路,其所使用的I2C管脚也是专用的
软件IIC:软件I2C一般是用GPIO管脚,用软件控制管脚状态以模拟I2C通信波形
区别在于,硬件IIC用法比较复杂,模拟IIC的流程更清楚一些;且硬件IIC速度比模拟快;但模拟IIC可以在任何管脚上,而硬件只能在固定管脚上

AHT20温湿度采集代码实现

main.c修改如下


#include "stm32f10x.h"
#include "stm32f10x_usart.h"
#include "misc.h"
#include "stdio.h"
#include "delay.h"
#include "bsp_i2c.h"
#include "ATH20.h"

void RCC_Configuration(void);
void GPIO_Configuration(void);

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

#pragma import(__use_no_semihosting)
struct __FILE
{
	int handle;

};
FILE __stdout;
_sys_exit(int x)
{
	x = x;
}
int fputc(int ch, FILE *f)
{
	while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)==RESET);
    USART_SendData(USART1,(uint8_t)ch);
	return ch;
}

void uart_init(u32 bound)
{
    //GPIO¶Ë¿ÚÉèÖÃ
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	USART_InitTypeDef USART_InitStructure;

	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1|RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	//ʹÄÜUSART1£¬GPIOAʱÖÓ
 	USART_DeInit(USART1);  //¸´Î»´®¿Ú1
    //USART1_TX   PA.9
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; //PA.9
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;	//¸´ÓÃÍÆÍìÊä³ö
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //³õʼ»¯PA9

    //USART1_RX	  PA.10
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//¸¡¿ÕÊäÈë
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);  //³õʼ»¯PA10

    //USART ³õʼ»¯ÉèÖÃ
	USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//Ò»°ãÉèÖÃΪ9600;
	USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//×Ö³¤Îª8λÊý¾Ý¸ñʽ
	USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//Ò»¸öֹͣλ
	USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//ÎÞÆæÅ¼Ð£Ñéλ
	USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//ÎÞÓ²¼þÊý¾ÝÁ÷¿ØÖÆ
	USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;	//ÊÕ·¢Ä£Ê½

    USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //³õʼ»¯´®¿Ú

    USART_Cmd(USART1, ENABLE);                    //ʹÄÜ´®¿Ú
}

int main(void)
{
    uint8_t ret = 0;
    float P,T,ALT;
    uint32_t CT_data[2];
	int  c1,t1;
    uint8_t LED_Stat = 0;

    RCC_Configuration();					   	//ÉèÖÃϵͳʱÖÓ
    GPIO_Configuration();					    //IO¿ÚÉè
    I2C_Bus_Init();

    uart_init(115200);

    ret = ATH20_Init();
    if(ret == 0)
    {
        printf("ATH20´«¸ÐÆ÷³õʼ»¯´íÎó\n");
        while(1);
    }



    while(1)
    {
        /* ¶ÁÈ¡ ATH20 ´«¸ÐÆ÷Êý¾Ý*/
        while(ATH20_Read_Cal_Enable() == 0)
        {
            ATH20_Init();//Èç¹ûΪ0ÔÙʹÄÜÒ»´Î
            SoftDelay_ms(30);
        }
        ATH20_Read_CTdata(CT_data);  //¶ÁȡζȺÍʪ¶È
        c1 = CT_data[0] * 1000 / 1024 / 1024;  //¼ÆËãµÃµ½Êª¶ÈÖµ£¨·Å´óÁË10±¶,Èç¹ûc1=523£¬±íʾÏÖÔÚʪ¶ÈΪ52.3%£©
        t1 = CT_data[1] * 200 *10 / 1024 / 1024 - 500;//¼ÆËãµÃµ½Î¶ÈÖµ£¨·Å´óÁË10±¶£¬Èç¹ût1=245£¬±íʾÏÖÔÚζÈΪ24.5¡æ£©

        printf("AHT20ÎÂʪ¶È¶ÁȡʵÑé:\n");
        printf("ζÈ: %d.%d ¡æ\n",(t1/10),(t1%10));
        printf("ʪ¶È: %d.%d %%\n",(c1/10),(c1%10));
        printf("\n\n");
       

        SoftDelay_ms(1000);//ÿ¸ôÁ½Ãë¶ÁÒ»´ÎÊý

    }
}

void RCC_Configuration(void)
{
  SystemInit();

  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_GPIOC
  						| RCC_APB2Periph_GPIOD| RCC_APB2Periph_GPIOE , ENABLE);
}

void GPIO_Configuration(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_7;				     //״̬LED1
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;			 //ͨÓÃÍÆÍìÊä³öģʽ
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;			 //Êä³öģʽ×î´óËÙ¶È50MHz
  GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);
}

引用

本文引用自
https://blog.youkuaiyun.com/mricl/article/details/111535093

### I2C温湿度传感器的硬件设计框图及参考架构 在设计基于I2C协议的温湿度传感器系统时,需要考虑传感器与主控设备(如单片机或微控制器)之间的通信接口、电源管理以及信号处理等关键部分。以下是一个典型的硬件设计框图和参考架构。 #### 硬件设计框图 1. **主控单元**:通常使用单片机(如51单片机、STM32等)作为核心处理器,负责数据采集、处理和输出。 2. **I2C接口**:温湿度传感器通过I2C总线与主控单元通信。I2C协议是一种两线制串行总线,包括SDA(数据线)和SCL(时钟线)。 3. **温湿度传感器模块**:例如DHT系列或SHT系列传感器,这些传感器能够将温度和湿度转换为数字信号并通过I2C传输。 4. **电源管理**:为确保传感器正常工作,需提供稳定的电压供应(如3.3V或5V)。 5. **外围电路**:包括去耦电容、上拉电阻(用于I2C总线)、滤波电路等。 以下是简化版的硬件设计框图描述: ``` +-------------------+ | 主控单元 | | (单片机/微控制器)| +---------+--------+ | | I2C总线 (SDA, SCL) v +-------------------+ | 温湿度传感器 | | (I2C接口) | +-------------------+ | | 电源管理 v +-------------------+ | 电源模块 | | (3.3V/5V) | +-------------------+ ``` #### 电路图参考 以下是一个简化的I2C温湿度传感器与单片机连接的电路图示例: ```plaintext +-------------------+ | 单片机 | | (I2C Master) | +---------+---------+ | SDA ----+----> 拉高到3.3V (上拉电阻 ~4.7kΩ) | SCL ----+----> 拉高到3.3V (上拉电阻 ~4.7kΩ) | v +-------------------+ | 温湿度传感器 | | (I2C Slave) | +-------------------+ | | GND ----- 接地 | VCC ----- 连接3.3V或5V电源 ``` #### 参考架构代码示例 以下是一个简单的I2C写操作代码示例,用于与温湿度传感器通信: ```c #include <reg52.h> sbit SDA = P2^0; sbit SCL = P2^1; void I2CStart() { SDA = 1; SCL = 1; SDA = 0; // 起始条件 SCL = 0; } void I2CStop() { SDA = 0; SCL = 1; SDA = 1; // 停止条件 } void I2C_Write_Byte(unsigned char byte) { unsigned char i; for(i=0;i<8;i++) { SCL = 0; if(byte & 0x80) SDA = 1; else SDA = 0; byte <<= 1; SCL = 1; } SCL = 0; } void SGP30_Write(unsigned char a, unsigned char b) { I2CStart(); I2C_Write_Byte(0x01); // 发送器件地址+写指令 [^2] I2C_Write_Byte(a); // 发送控制字节 I2C_Write_Byte(b); I2CStop(); delay_ms(100); } ``` ### 注意事项 - 确保I2C总线的上拉电阻选择适当(通常为4.7kΩ),以保证信号完整性[^2]。 - 温湿度传感器的工作电压需与主控单元匹配,避免因电压不兼容导致损坏。 - 在实际设计中,可能需要增加滤波电容以减少噪声干扰。
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