基于I²C通信协议的温湿度采集

一、I²C简介

I²C（Inter-Integrated Circuit）集成电路总线，它是一种串行通信总线，使用多主从架构，由飞利浦公司在1980年代为了让主板、嵌入式系统或手机用以连接低速周边设备而发展。

I2C总线基本概念：
(1) 发送器（Transmitter）：发送数据到总线的器件；
(2) 接收器（Receiver）：从总线接收数据的器件；
(3) 主机（Mater）：初始化发送、产生时钟信号和终止发送的器件；
(4) 从机（Slave）：被主机寻址的器件。
I2C 总线是双向传输的总线，因此主机和从机都可能成为发送器和接收器。如果主机向从机发送数据，则主机是发送器，而从机是接收器；如果主机从从机读取数据，则主机是接收器，而从机是发送器。

应用：I²C被应用在简单且其制造成本较传输速度更为重要的外设上。I²C的另一个强大用途在于微控制器的应用，利用两根通用的输入输出接脚及软件的规划，可以让微控制器控制一个小型网络。

二、硬件I2C与软件I2C的区别

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。

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。
模拟I2C 是通过GPIO，软件模拟寄存器的工作方式，而硬件（固件）I2C是直接调用内部寄存器进行配置。如果要从具体硬件上来看，可以去看下芯片手册。因为固件I2C的端口是固定的，所以会有所区别。
如何区分它们
1.可以看底层配置，比如IO口配置，如果配置了IO口的功能（IIC功能）那就是固件IIC，否则就是模拟
2.可以看IIC写函数，看里面有木有调用现成的函数或者给某个寄存器赋值，如果有，则肯定是固件IIC功能，没有的话肯定是数据一个bit一个bit模拟发生送的，肯定用到了循环，则为模拟。

三、实现I2CAHT20温湿度传感器的数据采集

1.实验要求
每隔2秒钟采集一次温湿度数据
通过串口发送到上位机（windows10）
2.主要代码

#include "led.h"
#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");
        
        //延时2s,LED闪烁提示串口发送状态
        LED=0;
        delay_ms(1000);
        LED=1;
        delay_ms(1000);
	 }
}

使用官网代码移植到AHT20的DEMO板的例程资料

3.实验结果
将产生的hex文件烧录到stm32中，打开串口调试助手，即可看到实验结果。
效果图如下：

四、总结

通过I2C的方式对AHT20温湿度测量模块进行温湿度的读取，我对于I2C通信协议的原理有了更加深入的理解。