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[STM32U5] 【NUCLEO-U5A5ZJ-Q测评】温湿度信息检测仪表盘

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 楼主| HonestQiao 发表于 2023-12-12 14:07 | 显示全部楼层 |阅读模式
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检测仪, NUC, Nucleo, 温湿度, 仪表, 仪表盘
#申请原创#
在之前的文章中，分享了 【NUCLEO-U5A5ZJ-Q测评】驱动DFRobot高清彩屏使用lvgl显示动态仪表盘，这篇文章在此基础上，获取SHT3x温湿度传感器的信息，然后使用仪表盘显示温湿度信息。
一、硬件连接

1. 1.47 英寸 172×320 IPS LCD 高清显示屏，参考上述 【NUCLEO-U5A5ZJ-Q测评】驱动DFRobot高清彩屏使用lvgl显示动态仪表盘 连接即可：




2. SHT3x温湿度传感器
我使用的SHT3x是维特智能SHT30传感器模块：
iShot_2023-12-12_13.34.32.png
这个温湿度传感器，支持串口通讯，也支持IIC接口通讯。
在之前分享的 【NUCLEO-U5A5ZJ-Q测评】无需移植使用lvgl驱动SSD1306 OLED显示中英文和绘图中，使用过IIC接口，那么这里，也急需使用IIC接口，来存SHT30读取数据。

参考之前的连接方式：



将SHT30的IIC接口和NUCLEO-U5A5ZJ-Q开发板上Arduino兼容接口的IIC接口连接即可。
供电部分，注意使用的SHT30需要的供电电压。我使用的这个是3.3v、5V通用的。

二、驱动处理
1. 显示驱动
显示部分，在 【NUCLEO-U5A5ZJ-Q测评】驱动DFRobot高清彩屏使用lvgl显示动态仪表盘 已经详细说明过。

2. SHT30驱动
因为使用的是Arduino兼容接口，Zephyr本身已经有SHT30的驱动，我们只需要做一个NUCLEO-U5A5ZJ-Q开发板对应的 overlay 定义即可。
具体文件：samples/sensor/sht3xd/boards/nucleo_u5a5zj_q.overlay
复制
  1. #include <zephyr/dt-bindings/led/led.h>
    


  2. 

  3. &arduino_i2c {
    

  4.         sht3xd: sht3xd@44 {
    

  5.                 compatible = "sensirion,sht3xd";
    

  6.                 reg = <0x44>;
    

  7.                 alert-gpios = <&gpioa 9 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
    

  8.         };
    

  9. };
    


  10. 

  11. / {
    

  12.         aliases {
    

  13.                 sht3xd = &sht3xd;
    

  14.         };
    

  15. };
这个定义的含义，是指 定义了一个 sht3xd 设备，使用预定义的 arduino_i2c 接口，设备IIC地址为 0x44

三、基础测试
上述overlay处理好以后，就可以直接使用 samples/sensor/sht3xd 实例了。
代码中，读取温湿度信息的核心代码如下：
复制
  1.   rc = sensor_sample_fetch(sht3x_dev);
    

  2.                 if (rc == 0) {
    

  3.                         rc = sensor_channel_get(sht3x_dev, SENSOR_CHAN_AMBIENT_TEMP,
    

  4.                                                 &temp);
    

  5.                 }
    

  6.                 if (rc == 0) {
    

  7.                         rc = sensor_channel_get(sht3x_dev, SENSOR_CHAN_HUMIDITY,
    

  8.                                                 &hum);
    

  9.                 }
    

  10.                 if (rc != 0) {
    

  11.                         printf("SHT3XD: failed: %d\n", rc);
    

  12.                         continue;
    

  13.                 }
    


  14. 

  15.                 printf("SHT3XD: %.2f Cel ; %0.2f %%RH\n",
    

  16.                        sensor_value_to_double(&temp),
    

  17.                        sensor_value_to_double(&hum));
其逻辑较为简单，具体如下：
  • 使用 sensor_sample_fetch 通知sht30进行数据采样
  • 使用 sensor_channel_get 获取温度信息
  • 使用 sensor_channel_get 获取湿度信息
  • 打印出来



现在，编译上述实例进行测试，编译命令如下：
复制
  1. west build -b nucleo_u5a5zj_q samples/sensor/sht3xd
编译通过后，下载到 NUCLEO-U5A5ZJ-Q开发板 开发板，然后使用串口工具连接到开发板挂接的串口，就能看到温湿度信息的输出了：

iShot_2023-12-12_11.40.35.png

四、在屏幕上显示两个仪表盘
因为需要同时显示温度和湿度信息，我们需要在屏幕上，显示两个仪表盘，在  【NUCLEO-U5A5ZJ-Q测评】驱动DFRobot高清彩屏使用lvgl显示动态仪表盘 的基础上，我们只需要做如下的处理即可：
1. 生成中文字体文件：
复制
  1. lv_font_conv --no-compress --format lvgl --font $ttf_path -o opposans_m_16_sht3x.c --bpp 4 --size 16 -r 0x20-0x7F --symbols "温度湿度"


2. 预定义：
复制
  1. LV_FONT_DECLARE(opposans_m_16_sht3x);
    


  2. 

  3. static lv_obj_t * meter;
    

  4. static lv_obj_t * meter2;
    

  5. static lv_meter_indicator_t * indic;
    

  6. static lv_meter_indicator_t * indic2;
    

  7. static lv_style_t label_style_cn;
    


  8.
上述代码定义了使用的字体文件，以及两个仪表盘，以及仪表盘对应的指示器。

3. 温度仪表盘
复制
  1. void lv_example_sht3x_temp(void)
    

  2. {
    

  3.     meter = lv_meter_create(lv_scr_act());
    

  4.         lv_obj_align(meter, LV_ALIGN_CENTER, 0, -80);
    

  5.     lv_obj_set_size(meter, 150, 150);
    


  6. 

  7.     /*Add a scale first*/
    

  8.     lv_meter_scale_t * scale = lv_meter_add_scale(meter);
    

  9.     lv_meter_set_scale_ticks(meter, scale, 41, 2, 10, lv_palette_main(LV_PALETTE_GREY));
    

  10.     lv_meter_set_scale_major_ticks(meter, scale, 8, 4, 15, lv_color_black(), 10);
    


  11. 

  12.     // lv_meter_indicator_t * indic;
    

  13.         lv_meter_set_scale_range(meter, scale, -40, 60, 270, 90);
    


  14. 

  15.     /*零下*/
    

  16.     indic = lv_meter_add_arc(meter, scale, 3, lv_palette_main(LV_PALETTE_BLUE), 0);
    

  17.     lv_meter_set_indicator_start_value(meter, indic, -40);
    

  18.     lv_meter_set_indicator_end_value(meter, indic, -10);
    


  19. 

  20.     /*Make the tick lines blue at the start of the scale*/
    

  21.     indic = lv_meter_add_scale_lines(meter, scale, lv_palette_main(LV_PALETTE_BLUE), lv_palette_main(LV_PALETTE_BLUE),
    

  22.                                      false, 0);
    

  23.     lv_meter_set_indicator_start_value(meter, indic, -40);
    

  24.     lv_meter_set_indicator_end_value(meter, indic, -10);
    


  25. 

  26.     // /*零上*/
    

  27.     // indic = lv_meter_add_arc(meter, scale, 3, lv_palette_main(LV_PALETTE_YELLOW), 0);
    

  28.     // lv_meter_set_indicator_start_value(meter, indic, 0);
    

  29.     // lv_meter_set_indicator_end_value(meter, indic, 18);
    


  30. 

  31.     // /*Make the tick lines blue at the start of the scale*/
    

  32.     // indic = lv_meter_add_scale_lines(meter, scale, lv_palette_main(LV_PALETTE_YELLOW), lv_palette_main(LV_PALETTE_YELLOW),
    

  33.     //                                  false, 0);
    

  34.     // lv_meter_set_indicator_start_value(meter, indic, 0);
    

  35.     // lv_meter_set_indicator_end_value(meter, indic, 18);
    


  36. 

  37.     /*舒适*/
    

  38.     indic = lv_meter_add_arc(meter, scale, 3, lv_palette_main(LV_PALETTE_GREEN), 0);
    

  39.     lv_meter_set_indicator_start_value(meter, indic, 17);
    

  40.     lv_meter_set_indicator_end_value(meter, indic, 27);
    


  41. 

  42.     /*Make the tick lines blue at the start of the scale*/
    

  43.     indic = lv_meter_add_scale_lines(meter, scale, lv_palette_main(LV_PALETTE_GREEN), lv_palette_main(LV_PALETTE_GREEN),
    

  44.                                      false, 0);
    

  45.     lv_meter_set_indicator_start_value(meter, indic, 17);
    

  46.     lv_meter_set_indicator_end_value(meter, indic, 27);
    


  47. 

  48.     /*高温*/
    

  49.     indic = lv_meter_add_arc(meter, scale, 3, lv_palette_main(LV_PALETTE_RED), 0);
    

  50.     lv_meter_set_indicator_start_value(meter, indic, 35);
    

  51.     lv_meter_set_indicator_end_value(meter, indic, 60);
    


  52. 

  53.     /*Make the tick lines red at the end of the scale*/
    

  54.     indic = lv_meter_add_scale_lines(meter, scale, lv_palette_main(LV_PALETTE_RED), lv_palette_main(LV_PALETTE_RED), false,
    

  55.                                      0);
    

  56.     lv_meter_set_indicator_start_value(meter, indic, 35);
    

  57.     lv_meter_set_indicator_end_value(meter, indic, 60);
    


  58. 

  59.     /*Add a needle line indicator*/
    

  60.     indic = lv_meter_add_needle_line(meter, scale, 4, lv_palette_main(LV_PALETTE_GREY), -10);
    


  61. 

  62.         lv_obj_t *temp_label;
    

  63.         temp_label = lv_label_create(lv_scr_act());
    

  64.         lv_label_set_text(temp_label, "温度");
    

  65.         lv_obj_align(temp_label, LV_ALIGN_CENTER, 40, -50);
    

  66.         lv_obj_add_style(temp_label, &label_style_cn, LV_PART_MAIN);                // 应用效果风格
    

  67. }


在温度仪表盘中：
  • 定义了从零下40度到零上60度的范围
  • 零下40度到零下10度，为蓝色超冷区域
  • 零上17度到27度，为绿色合适温度区域
  • 零上35度到60度，为红色超热温度区域
  • 合适的区域显示“温度”标签


4. 湿度仪表盘
复制
  1. void lv_example_sht3x_humi(void)
    

  2. {
    

  3.     meter2 = lv_meter_create(lv_scr_act());
    

  4.         lv_obj_align(meter2, LV_ALIGN_CENTER, 0, 80);
    

  5.     lv_obj_set_size(meter2, 150, 150);
    


  6. 

  7.     /*Add a scale first*/
    

  8.     lv_meter_scale_t * scale = lv_meter_add_scale(meter2);
    

  9.     lv_meter_set_scale_ticks(meter2, scale, 41, 2, 10, lv_palette_main(LV_PALETTE_GREY));
    

  10.     lv_meter_set_scale_major_ticks(meter2, scale, 8, 4, 15, lv_color_black(), 10);
    


  11. 

  12.     // lv_meter_indicator_t * indic2;
    

  13.         lv_meter_set_scale_range(meter2, scale, 0, 100, 270, 90);
    


  14. 

  15.     /*较低*/
    

  16.     indic2 = lv_meter_add_arc(meter2, scale, 3, lv_palette_main(LV_PALETTE_BLUE), 0);
    

  17.     lv_meter_set_indicator_start_value(meter2, indic2, 0);
    

  18.     lv_meter_set_indicator_end_value(meter2, indic2, 20);
    


  19. 

  20.     /*Make the tick lines blue at the start of the scale*/
    

  21.     indic2 = lv_meter_add_scale_lines(meter2, scale, lv_palette_main(LV_PALETTE_BLUE), lv_palette_main(LV_PALETTE_BLUE),
    

  22.                                      false, 0);
    

  23.     lv_meter_set_indicator_start_value(meter2, indic2, 0);
    

  24.     lv_meter_set_indicator_end_value(meter2, indic2, 20);
    


  25. 

  26.     /*合适*/
    

  27.     indic2 = lv_meter_add_arc(meter2, scale, 3, lv_palette_main(LV_PALETTE_GREEN), 0);
    

  28.     lv_meter_set_indicator_start_value(meter2, indic2, 40);
    

  29.     lv_meter_set_indicator_end_value(meter2, indic2, 60);
    


  30. 

  31.     /*Make the tick lines blue at the start of the scale*/
    

  32.     indic2 = lv_meter_add_scale_lines(meter2, scale, lv_palette_main(LV_PALETTE_GREEN), lv_palette_main(LV_PALETTE_GREEN),
    

  33.                                      false, 0);
    

  34.     lv_meter_set_indicator_start_value(meter2, indic2, 40);
    

  35.     lv_meter_set_indicator_end_value(meter2, indic2, 60);
    


  36. 

  37.     /*高温较高*/
    

  38.     indic2 = lv_meter_add_arc(meter2, scale, 3, lv_palette_main(LV_PALETTE_RED), 0);
    

  39.     lv_meter_set_indicator_start_value(meter2, indic2, 80);
    

  40.     lv_meter_set_indicator_end_value(meter2, indic2, 100);
    


  41. 

  42.     /*Make the tick lines red at the end of the scale*/
    

  43.     indic2 = lv_meter_add_scale_lines(meter2, scale, lv_palette_main(LV_PALETTE_RED), lv_palette_main(LV_PALETTE_RED), false,
    

  44.                                      0);
    

  45.     lv_meter_set_indicator_start_value(meter2, indic2, 80);
    

  46.     lv_meter_set_indicator_end_value(meter2, indic2, 100);
    


  47. 

  48.     /*Add a needle line indicator*/
    

  49.     indic2 = lv_meter_add_needle_line(meter2, scale, 4, lv_palette_main(LV_PALETTE_GREY), -10);
    


  50. 

  51.         lv_obj_t *humi_label;
    

  52.         humi_label = lv_label_create(lv_scr_act());
    

  53.         lv_label_set_text(humi_label, "湿度");
    

  54.         lv_obj_align(humi_label, LV_ALIGN_CENTER, 40, 110);
    

  55.         lv_obj_add_style(humi_label, &label_style_cn, LV_PART_MAIN);                // 应用效果风格
    

  56. }



在湿度仪表盘中：
  • 定义了从0到100的范围
  • 0到20，为蓝色干燥区域
  • 40到60，为绿色合适湿度区域
  • 80~100，为红色超湿温度区域
  • 合适的区域显示“湿度”标签



然后，在主代码中，使用下面的代码，来绘制上述两个仪表盘：
复制
  1.  lv_obj_clean(lv_scr_act());
    

  2.         lv_example_sht3x_temp();
    

  3.         lv_example_sht3x_humi();
    


  4. 

  5.         while(1) {
    

  6.                 lv_task_handler();
    


  7. 

  8.                 k_sleep(K_MSEC(5000));
    

  9.         }


最终的实际效果如下：
44901702359121_.pic.jpg


五、结合温湿度传感器的数据，更新到仪表盘
上面已经显示了两个仪表盘，下一步，把温湿度信息给整合进来即可。
1. prj.conf处理
首先，需要在prj.conf中添加sht3x的配置：
复制
  1. # sht3x
    

  2. CONFIG_I2C=y
    

  3. CONFIG_SENSOR=y
    

  4. CONFIG_CBPRINTF_FP_SUPPORT=y


2. main.c代码处理
头文件调用部分添加：
复制
  1. #include <zephyr/drivers/sensor.h>


main()部分设备初始化检查：
复制
  1.  const struct device *const sht3x_dev = DEVICE_DT_GET_ONE(sensirion_sht3xd);
    

  2.         int rc;
    


  3. 

  4.         if (!device_is_ready(sht3x_dev)) {
    

  5.                 printf("Device %s is not ready\n", sht3x_dev->name);
    

  6.                 return 0;
    

  7.         }


while循环部分读取温湿度信息，并更新到仪表盘：
复制
  1.  struct sensor_value temp, hum;
    

  2.         while(1) {
    

  3.                 rc = sensor_sample_fetch(sht3x_dev);
    

  4.                 if (rc == 0) {
    

  5.                         rc = sensor_channel_get(sht3x_dev, SENSOR_CHAN_AMBIENT_TEMP,
    

  6.                                                 &temp);
    

  7.                 }
    

  8.                 if (rc == 0) {
    

  9.                         rc = sensor_channel_get(sht3x_dev, SENSOR_CHAN_HUMIDITY,
    

  10.                                                 &hum);
    

  11.                 }
    

  12.                 if (rc != 0) {
    

  13.                         printf("SHT3XD: failed: %d\n", rc);
    

  14.                         continue;
    

  15.                 }
    


  16. 

  17.                 printf("SHT3XD: %.2f Cel ; %0.2f %%RH\n",
    

  18.                        sensor_value_to_double(&temp),
    

  19.                        sensor_value_to_double(&hum));
    


  20. 

  21.                 lv_meter_set_indicator_value(meter, indic, sensor_value_to_double(&temp));
    

  22.                 lv_meter_set_indicator_value(meter2, indic2, sensor_value_to_double(&hum));
    

  23.                 lv_task_handler();
    


  24. 

  25.                 k_sleep(K_MSEC(5000));
    

  26.         }


在上述代码中，参考sht3xd实例读取出来温湿度数据，然后使用 lv_meter_set_indicator_value 更新仪表盘的value即可。

在室内环境的情况下，具体呈现结果：
44911702359123_.pic.jpg

对着SHT30哈气后，湿度上升：
44921702359126_.pic.jpg

六、总结
感觉在NUCLEO-U5A5ZJ-Q开发板上进行相关的开发，真是的太方便了。
得益于良好的结构设计，以及Zephyr的支持，上诉温湿度信息仪表盘显示的效果非常的好。
后面会继续尝试，连接更多的传感器，制作更丰富的呈现界面。
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AloneKaven 发表于 2024-1-12 16:38 | 显示全部楼层
这个模块也带湿度检测吗
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 楼主| HonestQiao 发表于 2024-2-1 15:19 | 显示全部楼层
AloneKaven 发表于 2024-1-12 16:38
这个模块也带湿度检测吗

不带啊，自备的
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