根据I2C协议使用温度传感器，以及用OLED屏幕连接STM32显示字符

意大利的E

已于 2022-11-19 16:20:00 修改

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文章标签： stm32 单片机嵌入式硬件

于 2022-11-19 16:15:41 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/qq_52112285/article/details/127887427

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本文介绍I²C通信原理及应用，对比软件I²C与硬件I²C的区别，详细解析AHT20温湿度传感器的初始化配置与数据读取流程，并展示基于STM32平台的温湿度数据显示实例。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

关于I²C 协议

解释什么是“软件I2C”和“硬件I2C”？
I2C总线有2条信号线：
串行时钟线（SCL）传输CLK信号，一般是主设备向从设备提供
串行数据线（SDA）传输通信数据
I2C属于同步通信，由于输入输出数据均使用一根线，因此通信方向为半双工。I²C 总线是一个多主机的总线。总线通过上拉电阻接到电源。当I2C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。这就是说可以连接多于一个能控制总线的器件到总线。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。使用I2C传输数据会有一些额外消耗：每发送8bits数据，就需要额外1bit的元数据（ACK或NACK）
发送到SDA 线上的每个字节必须为8 位。每次传输可以发送的字节数量不受限制。每个字节后必须跟一个响应位。首先传输的是数据的最高位（MSB）（见图6）。如果从机要完成一些其他功能后（例如一个内部中断服务程序）才能接收或发送下一个完整的数据字节，可以使时钟线SCL 保持低电平迫使主机进入等待状态。当从机准备好接收下一个数据字节并释放时钟线SCL 后，数据传输继续。

在一些情况下，可以用与I²C 总线格式不一样的格式（例如兼容CBUS 的器件）。甚至在传输一个字节时，用这样的地址起始的报文可以通过产生停止条件来终止。此时不会产生响应。
I2C通信双方地位不对等，通信由主设备发起，并主导传输过程，从设备按I2C协议接收主设备发送的数据，并及时给出响应。
主设备、从设备由通信双方决定（I2C协议本身无规定），既能当主设备，也能当从设备（需要软件进行配置）。
主设备负责调度总线，决定某一时刻和哪个从设备通信。同一时刻，I2C总线上只能有一对主设备、从设备通信。
每个I2C从设备在I2C总线通讯中有一个I2C从设备地址，该地址唯一，是从设备的固有属性，通信中主设备通过从设备地址来找到从设备。
IIC协议规定：
第一，每一支IIC设备都有一个唯一的七位设备地址；
第二，数据帧大小为8位的字节；
第三，数据（帧）中的某些数据位用于控制通信的开始、停止、方向（读写）和应答机制。
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，因而效率要远高于软件模拟的I2C；一般也较为稳定，但是程序较为繁琐。硬件（固件）I2C是直接调用内部寄存器进行配置；而软件I2C是没有寄存器这个概念的。
软件I2C一般是使用GPIO管脚，用软件控制SCL,SDA线输出高低电平，模拟i2c协议的时序。
硬件I2C——STM32的I2C片上外设专门负责实现I2C通讯协议，只要配置好该外设，它就会自动根据协议要求产生通讯信号，收发数据并缓存起来， CPU只要检测该外设的状态和访问数据寄存器，就能完成数据收发。这种由硬件外设处理I2C协议的方式减轻了CPU的工作，且使软件设计更加简单。
IIC 数据传输速率有标准模式（100 kbps）、快速模式（400 kbps）和高速模式（3.4 Mbps）
示意图：
在这里插入图片描述

使用AHT20读出温湿度

STM32核心板和AHT20的连线:
SCL——B6
GND——GND
SDA——B7
VCC——3.3V
计算温度和湿度根据如下两个公式
c1 = AHT20.HT[0]10010/1024/1024; //湿度
t1 = AHT20.HT[1]20010/1024/1024-500;//温度计算公式
配置I2C
在这里插入图片描述
打开DMA:

配置效果：
在这里插入图片描述
添加AHT20-21_DEMO_V1_3.c，AHT20-21_DEMO_V1_3.h文件到USER目录下
AHT20-21_DEMO_V1_3.h

#ifndef _AHT20_DEMO_V1_3_
#define _AHT20_DEMO_V1_3_

#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

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

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