基于stm32f103c8t6和AHT20-21的IIC协议温湿度采集

已于 2024-08-01 09:24:59 修改
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分类专栏： STM32F03C8T6 文章标签： stm32 嵌入式硬件 单片机
于 2023-11-08 23:50:58 首次发布
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一、IIC协议简介

1. 概念

   IIC(Inter－Integrated Circuit)总线是一种由 PHILIPS 公司开发的两线式串行总线，用于连接 微控制器及其外围设备。它是由数据线 SDA 和时钟 SCL 构成的串行总线，可发送和接收数据。 在 CPU 与被控 IC 之间、IC 与 IC 之间进行双向传送。 I2C 总线在传送数据过程中共有三种类型信号， 它们分别是：开始信号、结束信号和应答信号。

开始信号：SCL 为高电平时，SDA 由高电平向低电平跳变，开始传送数据。

结束信号：SCL 为高电平时，SDA 由低电平向高电平跳变，结束传送数据。
应答信号：接收数据的 IC 在接收到 8bit 数据后，向发送数据的 IC 发出特定的低电平脉冲，
表示已收到数据。CPU 向受控单元发出一个信号后，等待受控单元发出一个应答信号，CPU 接
收到应答信号后，根据实际情况作出是否继续传递信号的判断。若未收到应答信号，由判断为
受控单元出现故障。
这些信号中，起始信号是必需的，结束信号和应答信号，都可以不要。

2、主从设备连接方式

IIC协议用于主机和从机之间的通信，主机可以向从机读写数据，常用连接线为：
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主从设备之间有两根连接线，一条双向串行数据线(SDA) ，一条串行时钟线(SCL)。
数据线即用来表示数据，时钟线用于数据收发同步。
具有三种传输模式：
                                 标准模式传输速率为 100kbit/s 
                                 快速模式为 400kbit/s 
                                 高速模式 可达 3.4Mbit/s，但目前大多 I 2C 设备尚不支持高速模式

3. 传输协议（读、写及读和写数据）

     I2C 的协议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
址广播等环节。I2C协议中。
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                 S: 起始位

                 SLAVE ADDRESS：从机地址，一般为7位，即一个主机最多连接128个从机

                RW：读或写，1 为读，0 为写

                A：应答信号

                DATA：数据

                P：停止位

                A/ A- ： 应答(ACK)或非应答(NACK)信号
      起始信号产生后，所有从机就开始等待主机紧接下来 广播 的从机地址信号在 I2C 总线上，每个设备的地址都是唯一的，当主机广播的地址与 某个设备地址相同时，这个设备就被选中了，没被选中的设备将会忽略之后的数据信号。
写数据
      若配置的方向传输位为“写数据”方向，即第一幅图的情况，广播完地址，接收到应
答信号后，主机开始正式向从机传输数据(DATA)，数据包的大小为 8 位，主机每发送完一
个字节数据，都要等待从机的应答信号(ACK)，重复这个过程，可以向从机传输 N 个数据，
这个 N 没有大小限制。当数据传输结束时，主机向从机发送一个停止传输信号(P)，表示不
再传输数据。
读数据
     若配置的方向传输位为“读数据”方向，即第二幅图的情况，广播完地址，接收到应
答信号后，从机开始向主机返回数据(DATA)，数据包大小也为 8 位，从机每发送完一个数
据，都会等待主机的应答信号(ACK)，重复这个过程，可以返回 N 个数据，这个 N 也没有
大小限制。当主机希望停止接收数据时，就向从机返回一个非应答信号(NACK)，则从机自
动停止数据传输。
读和写数据
     除了基本的读写，I2C 通讯更常用的是复合格式，即第三幅图的情况，该传输过程有
两次起始信号(S)。一般在第一次传输中，主机通过 SLAVE_ADDRESS 寻找到从设备后，
发送一段“数据”，这段数据通常用于表示从设备内部的寄存器或存储器地址(注意区分它
与 SLAVE_ADDRESS 的区别)；在第二次的传输中，对该地址的内容进行读或写。也就是
说，第一次通讯是告诉从机读写地址，第二次则是读写的实际内容。

4. 起始信号、停止信号及数据有效性

        起始信号S和停止信号P

      前文中提到的起始(S)和停止(P)信号是两种特殊的状态。如图：当 SCL 线是高电
平时 SDA 线从高电平向低电平切换，这个情况表示通讯的起始。当 SCL 是高电平时 SDA
线由低电平向高电平切换，表示通讯的停止。起始和停止信号一般由主机产生。因此IIC是通过切换电平的方式进行通信的，这个和串口通信的方式是差不多的。

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      I2C 使用 SDA 信号线来传输数据，使用 SCL信号线进行数据同步。如下图。SDA 数据线在 SCL的每个时钟周期传输一位数据。传输时，SCL为高电平的时候 SDA表示的数据有效，即此时的 SDA为高电平时表示数据“1”，为低电平时表示数据“0”。当 SCL为低电平时，SDA的数据无效，一般在这个时候 SDA进行电平切换，为下一次表示数据做好准备。

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接收端接收信息时，通过SCL和SDA进行与运算，就能解析出传输的数据。

5. 软件IIC与硬件IIC

     软件IIC： 通过上面的 介绍，我们知道IIC通信的标准频率是100khz，且其发送和读取数据都是                       通过修改SCL和SDA的高低电平状态完成的，在之前的实验中，我们知道STM32的                         GPIO输出速度可以高达50Mhz，且可以改变高低电平状态，所以这两者都满足IIC的                       条件，即通过配置GPIO状态来完成IIC协议的方式就是软件IIC

     例如：STM32基础：IIC概述与软件模拟IIC - 知乎 (zhihu.com)

     硬件IIC： 硬件IIC是指在stm32单片机中，工程师完成的内部集成电路，我们只需要配置对应                         的参数就可以使用IIC，如配置IIC时钟，配置IICDMA模式发送和接收，初始化IIC等

     区别：二者都是遵循IIC协议的，但是软件方式比较灵活，可以自己选择GPIO端口，硬件是固                    定的引脚，但是执行效率比软件更高

二、AHT20-21简介

1.  温湿度（AHT20）外观

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2.  AHT20功能

      AHT20，新一代温湿度传感器在尺寸与智能方面建立了新的标准：它嵌入了适 于回流焊的双列扁平无引脚SMD封装，底面3 x 3mm ，高度1.0mm。传感器输出经过 标定的数字信号，标准 I 2 C 格式。AHT20 配有一个全新设计的 ASIC专用芯片、一 个经过改进的MEMS半导体电容式湿度传感元件和一个标准的片上温度传感元件，其 性能已经大大提升甚至超出了前一代传感器的可靠性水平，新一代温湿度传感器， 经过改进使其在恶劣环境下的性能更稳定。每一个传感器都经过校准和测试，在产 品表面印有产品批号。由于对传感器做了改良和微型化改进，因此它的性价比更高， 并且最终所有设备都将得益于尖端的节能运行模式

完全标定

数字输出，IIC 接口

优异的长期稳定性

响应迅速、抗干扰能力强

宽电压支持 2.2-5.5 VDC

3. 参数介绍

湿度特性：

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温度：

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4. 引脚定义及连接

      总共四个引脚：

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       1.  VDD接单片机的电源

       2.   SDA数据接口

       3.  GND接单片机的电源

       4.  SCL时钟接口

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5. 数据读取流程及温湿度转换

 1. 上电后要等待40ms，读取温湿度值之前， 首 先要看状态字的校准使能位Bit[3]是否为 1(通 过发送0x71可以获取一个字节的状态字)，如果 不为1，要发送0xBE命令(初始化)，此命令参数 有两个字节， 第一个字节为0x08，第二个字节 为0x00,然后等待10ms。

2.直接发送 0xAC命令(触发测量)，此命令参数 有两个字节，第一个字节为 0x33，第二个字节 为0x00。

3.等待80ms待测量完成，如果读取状态字Bit[7] 为0，表示测量完成，然后可以连续读取六个字 节；否则继续等待。

4.当接收完六个字节后，紧接着下一个字节是 CRC校验数据，用户可以根据需要读出，如果接 收端需要CRC校验，则在接收完第六个字节后发 ACK应答，否则发NACK结束，CRC初始值为0XFF, CRC8校验多项式为：

                                                        G（x）=1+x^4+x^5+x^8

5.计算温湿度值。

主机向从机发送测量数据：

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读取温湿度数据：

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相对湿度转换

相对湿度 RH 都可以根据 SDA 输出的相对湿度 信号 SRH 通过如下公式计算获得 （结果以 %RH 表示）：

                  9f851ae7c28845428219b117c9d96a09.png

温度转换

温度 T 都可以通过将温度输出信号 ST 代入到 下面的公式计算得到 （结果以温度 ℃ 表示）：  

                    7c3bafe6bf2e43d1b1def7f36ffe1731.png

三、STM32CubeMX配置

 1.  选择stm32f03c8t6芯片

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  2.  配置RCC

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 3. 配置sys

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4. 配置UART1

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 5. 配置DMA 

       9ff3d231cbe5486ca252ce33e6fe058f.png

6. 配置IIC

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7. 配置中断

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 8.  配置时钟

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9. 工程输出配置

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四、添加官方AHT20源码资料

 下载地址：

https://files.cnblogs.com/files/blogs/746187/AHT20-21_DEMO_V1_3.rar?t=1669050285

下载后需要在工程中添加该源码：

1. 在工程目录中新建工程AHT20

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2. 将上面下载文件中的源文件和头文件复制到新建工程中

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3. 在工程中添加头文件路径

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                         ad371c0ec754448ab5416ea5e72acd59.png

4. 在工程下加入源文件

                     2b9c0dae1a944144959106fd05040c23.png

                  5e7ba3afe0024e4c83a36d7cd24cb4c6.png

添加后，由于该库是基于库函数的源码，需要修改成HAL库，对应修改可以参考：


【精选】STM32通过I2C接口实现温湿度（AHT20）的采集_aht20 stm32-优快云博客  

修改后的头文件：

#ifndef _AHT20_DEMO_
#define _AHT20_DEMO_

#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


修改后的c文件：

/*******************************************/
/*@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;N<8;N++)
	{
		SCL_Pin_Output_Low(); 
		Delay_4us();	
		if(i&Data)
		{
			SDA_Pin_Output_High();
		}
		else
		{
			SDA_Pin_Output_Low();
		}	
			
    SCL_Pin_Output_High();
		Delay_4us();
		Data <<= 1;
		 
	}
	SCL_Pin_Output_Low();
	SensorDelay_us(8);   
	SDA_Pin_IN_FLOATING();
	SensorDelay_us(8);	
}	


uint8_t AHT20_RD_Byte(void)//从AHT20读取一个字节
{
		uint8_t Byte,i,a;
	Byte = 0;
	SCL_Pin_Output_Low();
	
	SDA_Pin_IN_FLOATING();
	SensorDelay_us(8);	
	
	for(i=0;i<8;i++)
	{
    SCL_Pin_Output_High();
		
		Delay_5us();
		a=0;
		
		//if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_15)) a=1;
		if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_7)) a=1;
		Byte = (Byte<<1)|a;
		
		//SCL_Pin_Output_Low();
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_6,GPIO_PIN_RESET);
		Delay_5us();
	}
  SDA_Pin_IN_FLOATING();
	SensorDelay_us(8);	
	return Byte;
}


uint8_t Receive_ACK(void)   //看AHT20是否有回复ACK
{
	uint16_t CNT;
	CNT = 0;
	SCL_Pin_Output_Low();	
	SDA_Pin_IN_FLOATING();
	SensorDelay_us(8);	
	SCL_Pin_Output_High();	
	SensorDelay_us(8);	
	while((HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_7))  && CNT < 100) 
	CNT++;
	if(CNT == 100)
	{
		return 0;
	}
 	SCL_Pin_Output_Low();	
	SensorDelay_us(8);	
	return 1;
}

void Send_ACK(void)		  //主机回复ACK信号
{
	SCL_Pin_Output_Low();	
	SensorDelay_us(8);	
	SDA_Pin_Output_Low();
	SensorDelay_us(8);	
	SCL_Pin_Output_High();	
	SensorDelay_us(8);
	SCL_Pin_Output_Low();	
	SensorDelay_us(8);
	SDA_Pin_IN_FLOATING();
	SensorDelay_us(8);
}

void Send_NOT_ACK(void)	//主机不回复ACK
{
	SCL_Pin_Output_Low();	
	SensorDelay_us(8);
	SDA_Pin_Output_High();
	SensorDelay_us(8);
	SCL_Pin_Output_High();	
	SensorDelay_us(8);		
	SCL_Pin_Output_Low();	
	SensorDelay_us(8);
    SDA_Pin_Output_Low();
	SensorDelay_us(8);
}

void Stop_I2C(void)	  //一条协议结束
{
	SDA_Pin_Output_Low();
	SensorDelay_us(8);
	SCL_Pin_Output_High();	
	SensorDelay_us(8);
	SDA_Pin_Output_High();
	SensorDelay_us(8);
}

uint8_t AHT20_Read_Status(void)//读取AHT20的状态寄存器
{

	uint8_t Byte_first;	
	I2C_Start();
	AHT20_WR_Byte(0x71);
	Receive_ACK();
	Byte_first = AHT20_RD_Byte();
	Send_NOT_ACK();
	Stop_I2C();
	return Byte_first;
}

uint8_t AHT20_Read_Cal_Enable(void)  //查询cal enable位有没有使能
{
	uint8_t val = 0;//ret = 0,
  val = AHT20_Read_Status();
	 if((val & 0x68)==0x08)
		 return 1;
   else  return 0;
 }

void AHT20_SendAC(void) //向AHT20发送AC命令
{

	I2C_Start();
	AHT20_WR_Byte(0x70);
	Receive_ACK();
	AHT20_WR_Byte(0xac);//0xAC采集命令
	Receive_ACK();
	AHT20_WR_Byte(0x33);
	Receive_ACK();
	AHT20_WR_Byte(0x00);
	Receive_ACK();
	Stop_I2C();

}

//CRC校验类型：CRC8/MAXIM
//多项式：X8+X5+X4+1
//Poly：0011 0001  0x31
//高位放到后面就变成 1000 1100 0x8c
//C现实代码：
uint8_t Calc_CRC8(uint8_t *message,uint8_t Num)
{
	uint8_t i;
	uint8_t byte;
	uint8_t crc=0xFF;
  for(byte=0; byte<Num; byte++)
  {
    crc^=(message[byte]);
    for(i=8;i>0;--i)
    {
      if(crc&0x80) crc=(crc<<1)^0x31;
      else crc=(crc<<1);
    }
  }
        return crc;
}

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
{
		volatile uint8_t  Byte_1th=0;
	volatile uint8_t  Byte_2th=0;
	volatile uint8_t  Byte_3th=0;
	volatile uint8_t  Byte_4th=0;
	volatile uint8_t  Byte_5th=0;
	volatile uint8_t  Byte_6th=0;
	 uint32_t RetuData = 0;
	uint16_t cnt = 0;
	AHT20_SendAC();//向AHT10发送AC命令
	Delay_1ms(80);//延时80ms左右	
    cnt = 0;
	while(((AHT20_Read_Status()&0x80)==0x80))//直到状态bit[7]为0，表示为空闲状态，若为1，表示忙状态
	{
		SensorDelay_us(1508);
		if(cnt++>=100)
		{
		 break;
		 }
	}
	I2C_Start();
	AHT20_WR_Byte(0x71);
	Receive_ACK();
	Byte_1th = AHT20_RD_Byte();//状态字，查询到状态为0x98,表示为忙状态，bit[7]为1；状态为0x1C，或者0x0C，或者0x08表示为空闲状态，bit[7]为0
	Send_ACK();
	Byte_2th = AHT20_RD_Byte();//湿度
	Send_ACK();
	Byte_3th = AHT20_RD_Byte();//湿度
	Send_ACK();
	Byte_4th = AHT20_RD_Byte();//湿度/温度
	Send_ACK();
	Byte_5th = AHT20_RD_Byte();//温度
	Send_ACK();
	Byte_6th = AHT20_RD_Byte();//温度
	Send_NOT_ACK();
	Stop_I2C();

	RetuData = (RetuData|Byte_2th)<<8;
	RetuData = (RetuData|Byte_3th)<<8;
	RetuData = (RetuData|Byte_4th);
	RetuData =RetuData >>4;
	ct[0] = RetuData;//湿度
	RetuData = 0;
	RetuData = (RetuData|Byte_4th)<<8;
	RetuData = (RetuData|Byte_5th)<<8;
	RetuData = (RetuData|Byte_6th);
	RetuData = RetuData&0xfffff;
	ct[1] =RetuData; //温度

}


void AHT20_Read_CTdata_crc(uint32_t *ct) //CRC校验后，读取AHT20的温度和湿度数据
{
		volatile uint8_t  Byte_1th=0;
	volatile uint8_t  Byte_2th=0;
	volatile uint8_t  Byte_3th=0;
	volatile uint8_t  Byte_4th=0;
	volatile uint8_t  Byte_5th=0;
	volatile uint8_t  Byte_6th=0;
	volatile uint8_t  Byte_7th=0;
	 uint32_t RetuData = 0;
	 uint16_t cnt = 0;
	// uint8_t  CRCDATA=0;
	 uint8_t  CTDATA[6]={0};//用于CRC传递数组
	
	AHT20_SendAC();//向AHT10发送AC命令
	Delay_1ms(80);//延时80ms左右	
    cnt = 0;
	while(((AHT20_Read_Status()&0x80)==0x80))//直到状态bit[7]为0，表示为空闲状态，若为1，表示忙状态
	{
		SensorDelay_us(1508);
		if(cnt++>=100)
		{
		 break;
		}
	}
	
	I2C_Start();

	AHT20_WR_Byte(0x71);
	Receive_ACK();
	CTDATA[0]=Byte_1th = AHT20_RD_Byte();//状态字，查询到状态为0x98,表示为忙状态，bit[7]为1；状态为0x1C，或者0x0C，或者0x08表示为空闲状态，bit[7]为0
	Send_ACK();
	CTDATA[1]=Byte_2th = AHT20_RD_Byte();//湿度
	Send_ACK();
	CTDATA[2]=Byte_3th = AHT20_RD_Byte();//湿度
	Send_ACK();
	CTDATA[3]=Byte_4th = AHT20_RD_Byte();//湿度/温度
	Send_ACK();
	CTDATA[4]=Byte_5th = AHT20_RD_Byte();//温度
	Send_ACK();
	CTDATA[5]=Byte_6th = AHT20_RD_Byte();//温度
	Send_ACK();
	Byte_7th = AHT20_RD_Byte();//CRC数据
	Send_NOT_ACK();                           //注意: 最后是发送NAK
	Stop_I2C();
	
	if(Calc_CRC8(CTDATA,6)==Byte_7th)
	{
	RetuData = (RetuData|Byte_2th)<<8;
	RetuData = (RetuData|Byte_3th)<<8;
	RetuData = (RetuData|Byte_4th);
	RetuData =RetuData >>4;
	ct[0] = RetuData;//湿度
	RetuData = 0;
	RetuData = (RetuData|Byte_4th)<<8;
	RetuData = (RetuData|Byte_5th)<<8;
	RetuData = (RetuData|Byte_6th);
	RetuData = RetuData&0xfffff;
	ct[1] =RetuData; //温度
		
	}
	else
	{
		ct[0]=0x00;
		ct[1]=0x00;//校验错误返回值，客户可以根据自己需要更改
	}//CRC数据
}


void AHT20_Init(void)   //初始化AHT20
{	
	Init_I2C_Sensor_Port();
	I2C_Start();
	AHT20_WR_Byte(0x70);
	Receive_ACK();
	AHT20_WR_Byte(0xa8);//0xA8进入NOR工作模式
	Receive_ACK();
	AHT20_WR_Byte(0x00);
	Receive_ACK();
	AHT20_WR_Byte(0x00);
	Receive_ACK();
	Stop_I2C();

	Delay_1ms(10);//延时10ms左右

	I2C_Start();
	AHT20_WR_Byte(0x70);
	Receive_ACK();
	AHT20_WR_Byte(0xbe);//0xBE初始化命令，AHT20的初始化命令是0xBE,   AHT10的初始化命令是0xE1
	Receive_ACK();
	AHT20_WR_Byte(0x08);//相关寄存器bit[3]置1，为校准输出
	Receive_ACK();
	AHT20_WR_Byte(0x00);
	Receive_ACK();
	Stop_I2C();
	Delay_1ms(10);//延时10ms左右
}
void JH_Reset_REG(uint8_t addr)
{
	
	uint8_t Byte_first,Byte_second,Byte_third;
	I2C_Start();
	AHT20_WR_Byte(0x70);//原来是0x70
	Receive_ACK();
	AHT20_WR_Byte(addr);
	Receive_ACK();
	AHT20_WR_Byte(0x00);
	Receive_ACK();
	AHT20_WR_Byte(0x00);
	Receive_ACK();
	Stop_I2C();

	Delay_1ms(5);//延时5ms左右
	I2C_Start();
	AHT20_WR_Byte(0x71);//
	Receive_ACK();
	Byte_first = AHT20_RD_Byte();
	Send_ACK();
	Byte_second = AHT20_RD_Byte();
	Send_ACK();
	Byte_third = AHT20_RD_Byte();
	Send_NOT_ACK();
	Stop_I2C();
	
  Delay_1ms(10);//延时10ms左右
	I2C_Start();
	AHT20_WR_Byte(0x70);///
	Receive_ACK();
	AHT20_WR_Byte(0xB0|addr);//寄存器命令
	Receive_ACK();
	AHT20_WR_Byte(Byte_second);
	Receive_ACK();
	AHT20_WR_Byte(Byte_third);
	Receive_ACK();
	Stop_I2C();
	
	Byte_second=0x00;
	Byte_third =0x00;
}

void AHT20_Start_Init(void)
{
	JH_Reset_REG(0x1b);
	JH_Reset_REG(0x1c);
	JH_Reset_REG(0x1e);
}

五、函数编写

1.  重定义printf函数编写

int fputc(int ch,FILE *f)
{
    HAL_UART_Transmit(&huart1,(uint8_t *)&ch,1,0xFFFF);    
		while(__HAL_UART_GET_FLAG(&huart1,UART_FLAG_TC)!=SET){
		}		
    return ch;
}

2. 主函数编写

int main(void)
{
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();
  MX_USART1_UART_Init();
  MX_DMA_Init();
  MX_I2C1_Init();	
	AHT20_Init();
  if((AHT20_Read_Status()&0x18)!=0x18) //读取寄存器，判断是否读取完成
	{
		AHT20_Start_Init();   //完成手动后更新寄存器
		Delay_1ms(10);
	}


  while (1)
  {
   
      AHT20_Read_CTdata(CT_data);   //从AHT20中读取信息
	  c1 = CT_data[0]*100/1024/1024;  // 读取湿度信息
	  t1 = CT_data[1]*200/1024/1024-50;	//读取温度信息
      printf("\rhumidity: %d%s\n",c1,"%"); 
	  printf("temperature: %d%s\n",t1,"C"); //串口打印信息
	  printf("\r\n");
      HAL_Delay(3000); //3s采集一次

  }
 
}

六、实验效果

47c8e6ec41f74194b9dd3f9a1f493005.gif

b8cb4f3128f7452c846663d665f3b1e3.gif

七、总结与参考

         通过此次实验理解和学习了IIC的协议

         通过上面的结果显示，成功通过串口将温度和湿度信息读取，且发送到电脑上。

         湿度测试;

        在测试时，我用手将温湿度传感器捏住，可以在GIF中看出，湿度逐渐上升，从50%上升到90%左右，当收松开后，湿度从90%逐渐下降到50%

         温度测试：

        由于在实验中，电脑发热，我将温湿度传感器放在发热地方，可以看出温度从28度逐渐上升

        参考网址：

   STM32 —— IIC 读取 ATH20（DTH20）温度传感器-优快云博客

【精选】STM32通过I2C接口实现温湿度（AHT20）的采集_aht20 stm32-优快云博客

     STM32基础：IIC概述与软件模拟IIC - 知乎 (zhihu.com)

STM32完成基于I2C协议的AHT20温湿度传感器的数据采集并通过串口输出_aht20 stm32代码_漠影zy的博客-优快云博客

《AHT20产品手册》

《零死角玩转STM32-F103指南者.pdf》

《STM32F1开发指南精英版-HAL库版本_v1.2.pdf》

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AHT20 温湿度传感器嵌入了适于回流焊的双列扁平无引脚 标定的数字信号，标准I 2 C 格式。AHT20 配有 ASIC 专用芯片、 SMD 封装，传感器输出经过 MEMS 半导体电容式湿度传 感元件和片上温度传感元件，使其性能大大提升,每一个传感器都经过校准和测试，并印有 产品批号。AHT20遵循IIC通信协议。读取温湿度的流程如下：1. 发送测量命令：传感器的 VDD上电后需等待5ms，发送写测量命令0x70 0xAD 0X33 0x00,等待80ms测量。
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