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[STM32F4] STM32CubeMX配置STM32F407的硬件IIC采集AHT20的温湿度

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1508|18
 楼主| 雨果喝水 发表于 2022-11-27 23:56 | 显示全部楼层 |阅读模式
CubeMX, ST, STM, STM32, STM32CubeMX
本帖最后由 雨果喝水 于 2022-11-27 23:57 编辑

最近在使用奥松的AHT20对环境温湿度进行采集。本例程采用ST的硬件IIC进行通讯，具体操作如下。
一、ATH20手册连接与注意事项 手册连接：AHT20数据手册
注意事项：
1、手册中器件地址是错误的，如下图：
52182638388df2ccf7.png
此器件地址实际应该是0x70，而不是0x38。
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 楼主| 雨果喝水 发表于 2022-11-27 23:58 | 显示全部楼层
在使用模拟IIC读取温湿度数值时，一定注意在停止信号前发送“NACK”非应答信号，而中间读取完一个字节发送的是“ACK”应答信号。如下图所示：
857916383890f0b686.png
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 楼主| 雨果喝水 发表于 2022-11-27 23:58 | 显示全部楼层
但是采用HAL库配置的硬件IIC，则直接使用如下两个相关函数即可，无需关注此应答信号。
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  1. HAL_StatusTypeDef HAL_I2C_Master_Transmit(I2C_HandleTypeDef *hi2c, uint16_t DevAddress, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout);
    

  2. HAL_StatusTypeDef HAL_I2C_Master_Receive(I2C_HandleTypeDef *hi2c, uint16_t DevAddress, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout);
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 楼主| 雨果喝水 发表于 2022-11-27 23:59 | 显示全部楼层
从此处可以明显体现出硬件IIC的优势。
二、STM32CubeMX配置硬件IIC

使用STM32CubeMX配置硬件IIC，如下图：
82776383896628906.png
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 楼主| 雨果喝水 发表于 2022-11-30 15:32 | 显示全部楼层
具体实现代码
1、AHT20.h代码如下：
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  1. #ifndef INC_AHT20_H_
    

  2. #define INC_AHT20_H_
    


  3. 

  4. #include "i2c.h"
    


  5. 

  6. //****************************************
    

  7. // 定义 AHT20 命令
    

  8. //****************************************
    

  9. #define AHT20_Write             0x00    //读取
    

  10. #define AHT20_Read              0x01    //写入
    


  11. 


  12. 


  13. 

  14. //****************************************
    

  15. // 定义 AHT20 地址
    

  16. //****************************************
    

  17. #define AHT20_SLAVE_ADDRESS                0x70                /* I2C从机地址 */
    


  18. 


  19. 


  20. 

  21. //****************************************
    

  22. // 定义 AHT20 命令
    

  23. //****************************************
    

  24. #define        AHT20_INIT_COMD                  0xBE        //初始化 寄存器地址
    

  25. #define        AHT20_SoftReset                        0xBA        //软复位 单指令
    

  26. #define        AHT20_TrigMeasure_COMD        0xAC        //触发测量 寄存器地址
    


  27. 

  28. // 存储AHT20传感器信息的结构体
    


  29. 

  30. typedef struct m_AHT20
    

  31. {
    

  32.         uint8_t alive;        // 0-器件不存在; 1-器件存在
    

  33.         uint8_t flag;        // 读取/计算错误标志位。0-读取/计算数据正常; 1-读取/计算设备失败
    

  34.         uint32_t HT[2];        // 湿度、温度 原始传感器的值(20Bit).
    


  35. 

  36.         float RH;                // 湿度，转换单位后的实际值，标准单位%
    

  37.         float Temp;                // 温度，转换单位后的实际值，标准单位°C
    

  38. }AHT20_StructureTypedef;
    


  39. 

  40. extern  AHT20_StructureTypedef  Humiture;
    


  41. 

  42. uint8_t AHT20_Init(void);
    

  43. void    AHT20_Start_Init(void);
    

  44. uint8_t AHT20_ReadHT(uint32_t *HT);
    

  45. uint8_t StandardUnitCon(AHT20_StructureTypedef *aht);
    

  46. uint8_t AHT20_Get_Value(AHT20_StructureTypedef *p);
    


  47. 

  48. #endif /* INC_AHT20_H_ */
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 楼主| 雨果喝水 发表于 2022-11-30 15:33 | 显示全部楼层
其中，void AHT20_Start_Init(void);参考奥松官方代码编写，未进行验证。
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 楼主| 雨果喝水 发表于 2022-11-30 15:34 | 显示全部楼层
AHT20.c代码如下：
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  1. #include "AHT20.h"
    


  2. 

  3. AHT20_StructureTypedef  Humiture;
    


  4. 


  5. 

  6. /**
    

  7.   * [url=home.php?mod=space&uid=247401]@brief[/url]  读AHT20 设备状态字
    

  8.   * @param  void
    

  9.   * @retval uint8_t 设备状态字
    

  10.   */
    

  11. static uint8_t AHT20_ReadStatusCmd(void)
    

  12. {
    

  13.         uint8_t tmp = 0;
    

  14.     HAL_I2C_Master_Receive(&hi2c1, AHT20_SLAVE_ADDRESS, &tmp, 1, 0xFFFF);
    

  15.         return tmp;
    

  16. }
    


  17. 

  18. /**
    

  19.   * @brief  读AHT20 设备状态字 中的Bit3: 校准使能位
    

  20.   * @param  void
    

  21.   * @retval uint8_t 校准使能位：1 - 已校准; 0 - 未校准
    

  22.   */
    

  23. static uint8_t AHT20_ReadCalEnableCmd(void)
    

  24. {
    

  25.         uint8_t tmp = 0;
    

  26.         tmp = AHT20_ReadStatusCmd();
    

  27.         return (tmp>>3)&0x01;
    

  28. }
    


  29. 

  30. /**
    

  31.   * @brief  读AHT20 设备状态字 中的Bit7: 忙标志
    

  32.   * @param  void
    

  33.   * @retval uint8_t 忙标志：1 - 设备忙; 0 - 设备空闲
    

  34.   */
    

  35. static uint8_t AHT20_ReadBusyCmd(void)
    

  36. {
    

  37.         uint8_t tmp = 0;
    

  38.         tmp = AHT20_ReadStatusCmd();
    

  39.         return (tmp>>7)&0x01;
    

  40. }
    


  41. 

  42. /**
    

  43.   * @brief  AHT20 芯片初始化命令
    

  44.   * @param  void
    

  45.   * @retval void
    

  46.   */
    

  47. static void AHT20_IcInitCmd(void)
    

  48. {
    

  49.         uint8_t tmp = AHT20_INIT_COMD;
    

  50.         HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, AHT20_SLAVE_ADDRESS, &tmp, 1, 0xFFFF);
    

  51. }
    


  52. 

  53. /**
    

  54.   * @brief  AHT20 软复位命令
    

  55.   * @param  void
    

  56.   * @retval void
    

  57.   */
    

  58. static void AHT20_SoftResetCmd(void)
    

  59. {
    

  60.         uint8_t tmp = AHT20_SoftReset;
    

  61.         HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, AHT20_SLAVE_ADDRESS, &tmp, 1, 0xFFFF);
    

  62. }
    


  63. 

  64. /**
    

  65.   * @brief  AHT20 触发测量命令
    

  66.   * @param  void
    

  67.   * @retval void
    

  68.   */
    

  69. static void AHT20_TrigMeasureCmd(void)
    

  70. {
    

  71.     static uint8_t tmp[3] = {AHT20_TrigMeasure_COMD, 0x33, 0x00};
    

  72.         HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, AHT20_SLAVE_ADDRESS, tmp, 3, 0xFFFF);
    

  73. }
    


  74. 


  75. 

  76. /**
    

  77.   * @brief  AHT20 设备初始化
    

  78.   * @param  void
    

  79.   * @retval uint8_t：0 - 初始化AHT20设备成功; 1 - 初始化AHT20失败，可能设备不存在或器件已损坏
    

  80.   */
    

  81. uint8_t AHT20_Init(void)
    

  82. {
    

  83.         uint8_t rcnt = 2+1;//软复位命令 重试次数，2次
    

  84.         uint8_t icnt = 2+1;//初始化命令 重试次数，2次
    


  85. 

  86.         while(--rcnt)
    

  87.         {
    

  88.                 icnt = 2+1;
    


  89. 

  90.                 HAL_Delay(40);//上电后要等待40ms
    

  91.                 // 读取温湿度之前，首先检查[校准使能位]是否为1
    

  92.                 while((!AHT20_ReadCalEnableCmd()) && (--icnt))// 2次重试机会
    

  93.                 {
    

  94.                         HAL_Delay(1);
    

  95.                         // 如果不为1，要发送初始化命令
    

  96.                         AHT20_IcInitCmd();
    

  97.                         HAL_Delay(40);//这个时间手册没说，按上电时间算40ms
    

  98.                 }
    


  99. 

  100.                 if(icnt)//[校准使能位]为1,校准正常
    

  101.                 {
    

  102.                         break;//退出rcnt循环
    

  103.                 }
    

  104.                 else//[校准使能位]为0,校准错误
    

  105.                 {
    

  106.                         AHT20_SoftResetCmd();//软复位AHT20器件，重试
    

  107.                         HAL_Delay(20);//这个时间手册标明不超过20ms.
    

  108.                 }
    

  109.         }
    


  110. 

  111.         if(rcnt)
    

  112.         {
    

  113.                 return 0;// AHT20设备初始化正常
    

  114.         }
    

  115.         else
    

  116.         {
    

  117.                 return 1;// AHT20设备初始化失败
    

  118.         }
    

  119. }
    


  120. 

  121. /**
    

  122.   * @brief  AHT20 寄存器复位
    

  123.   * @param  void
    

  124.   * @retval void
    

  125.   */
    

  126. static void AHT20_Register_Reset(uint8_t addr)
    

  127. {
    

  128.   uint8_t  iic_tx[3] = {0}, iic_rx[3] = {0};
    

  129.   
    

  130.   iic_tx[0] = addr;
    

  131.   HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, AHT20_SLAVE_ADDRESS, iic_tx, 3, 0xFFFF);
    

  132.   HAL_Delay(5);
    

  133.   HAL_I2C_Master_Receive(&hi2c1, AHT20_SLAVE_ADDRESS, iic_rx, 3, 0xFFFF);
    

  134.   HAL_Delay(10);
    

  135.   iic_tx[0] = 0xB0 | addr;
    

  136.   iic_tx[1] = iic_rx[1];
    

  137.   iic_tx[2] = iic_rx[2];
    

  138.   HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, AHT20_SLAVE_ADDRESS, iic_tx, 3, 0xFFFF);
    

  139.   HAL_Delay(10);
    

  140. }
    


  141. 


  142. 

  143. /**
    

  144.   * @brief  AHT20 设备开始初始化
    

  145.   * @param  void
    

  146.   * @retval void
    

  147.   */
    

  148. void AHT20_Start_Init(void)
    

  149. {
    

  150.   static uint8_t    temp[3] = {0x1B, 0x1C, 0x1E}, i;
    

  151.   for(i = 0; i < 3; i++)
    

  152.   {
    

  153.     AHT20_Register_Reset(temp[i]);
    

  154.   }
    

  155. }
    


  156. 


  157. 


  158. 

  159. /**
    

  160.   * @brief  AHT20 设备读取 相对湿度和温度（原始数据20Bit）
    

  161.   * @param  uint32_t *HT：存储20Bit原始数据的uint32数组
    

  162.   * @retval uint8_t：0-读取数据正常; 1-读取设备失败，设备一直处于忙状态，不能获取数据
    

  163.   */
    

  164. uint8_t AHT20_ReadHT(uint32_t *HT)
    

  165. {
    

  166.         uint8_t cnt=3+1;//忙标志 重试次数，3次
    

  167.         uint8_t tmp[6];
    

  168.         uint32_t RetuData = 0;
    


  169. 

  170.         // 发送触发测量命令
    

  171.         AHT20_TrigMeasureCmd();
    


  172. 

  173.         do{
    

  174.                 HAL_Delay(75);//等待75ms待测量完成，忙标志Bit7为0
    

  175.         }while(AHT20_ReadBusyCmd() && (--cnt));//重试3次
    


  176. 

  177.         if(cnt)//设备闲，可以读温湿度数据
    

  178.         {
    

  179.                 HAL_Delay(5);
    

  180.                 // 读温湿度数据
    

  181.         HAL_I2C_Master_Receive(&hi2c1, AHT20_SLAVE_ADDRESS, tmp, 6, 0XFFFF);
    

  182.                 // 计算相对湿度RH。原始值，未计算为标准单位%。
    

  183.                 RetuData = 0;
    

  184.                 RetuData = (RetuData|tmp[1]) << 8;
    

  185.                 RetuData = (RetuData|tmp[2]) << 8;
    

  186.                 RetuData = (RetuData|tmp[3]);
    

  187.                 RetuData = RetuData >> 4;
    

  188.                 HT[0] = RetuData;
    


  189. 

  190.                 // 计算温度T。原始值，未计算为标准单位°C。
    

  191.                 RetuData = 0;
    

  192.                 RetuData = (RetuData|tmp[3]) << 8;
    

  193.                 RetuData = (RetuData|tmp[4]) << 8;
    

  194.                 RetuData = (RetuData|tmp[5]);
    

  195.                 RetuData = RetuData&0xfffff;
    

  196.                 HT[1] = RetuData;
    


  197. 

  198.                 return 0;
    

  199.         }
    

  200.         else//设备忙，返回读取失败
    

  201.         {
    

  202.                 return 1;
    

  203.         }
    

  204. }
    


  205. 

  206. /**
    

  207.   * @brief  AHT20 温湿度信号转换（由20Bit原始数据，转换为标准单位RH=%，T=°C）
    

  208.   * @param  struct m_AHT20* aht：存储AHT20传感器信息的结构体
    

  209.   * @retval uint8_t：0-计算数据正常; 1-计算数据失败，计算值超出元件手册规格范围
    

  210.   */
    

  211. uint8_t StandardUnitCon(AHT20_StructureTypedef *aht)
    

  212. {
    

  213.         aht->RH = (double)aht->HT[0] *100 / 1048576;//2^20=1048576 //原式：(double)aht->HT[0] / 1048576 *100，为了浮点精度改为现在的
    

  214.         aht->Temp = (double)aht->HT[1] *200 / 1048576 -50;
    


  215. 

  216.         //限幅,RH=0~100%; Temp=-40~85°C
    

  217.         if((aht->RH >=0)&&(aht->RH <=100) && (aht->Temp >=-40)&&(aht->Temp <=85))
    

  218.         {
    

  219.                 aht->flag = 0;
    

  220.                 return 0;//测量数据正常
    

  221.         }
    

  222.         else
    

  223.         {
    

  224.                 aht->flag = 1;
    

  225.                 return 1;//测量数据超出范围，错误
    

  226.         }
    

  227. }
    


  228. 


  229. 

  230. /**
    

  231.   * @brief  AHT20 温湿度信号转换（由20Bit原始数据，转换为标准单位RH=%，T=°C）
    

  232.   * @param  struct m_AHT20* aht：存储AHT20传感器信息的结构体
    

  233.   * @retval uint8_t：0-计算数据正常; 1-计算数据失败，计算值超出元件手册规格范围
    

  234.   */
    

  235. uint8_t AHT20_Get_Value(AHT20_StructureTypedef *p)
    

  236. {
    

  237.   uint8_t   temp = 0;
    

  238.   
    

  239.   temp = AHT20_ReadHT(p->HT);
    

  240.   
    

  241.   if(temp == 0)
    

  242.   {
    

  243.     temp = StandardUnitCon(p);
    

  244.   }
    

  245.   
    

  246.   return temp;
    

  247. }
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 楼主| 雨果喝水 发表于 2022-11-30 15:34 | 显示全部楼层
main.c代码如下：
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  1. int main(void)
    

  2. {
    

  3.   /* USER CODE BEGIN 1 */
    


  4. 

  5.   /* USER CODE END 1 */
    


  6. 

  7.   /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/
    


  8. 

  9.   /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
    

  10.   HAL_Init();
    


  11. 

  12.   /* USER CODE BEGIN Init */
    

  13.  
    

  14.   /* USER CODE END Init */
    


  15. 

  16.   /* Configure the system clock */
    

  17.   SystemClock_Config();
    


  18. 

  19.   /* USER CODE BEGIN SysInit */
    


  20. 

  21.   /* USER CODE END SysInit */
    


  22. 

  23.   /* Initialize all configured peripherals */
    

  24.    MX_I2C1_Init();
    

  25.   /* USER CODE BEGIN 2 */
    

  26.   if(AHT20_Init() != 0)
    

  27.   {
    

  28.     Humiture.alive = 0;
    

  29.     printf("AHT20 Initialization failed\r\n");
    

  30.   }
    

  31.   else
    

  32.   {
    

  33.     Humiture.alive = 1;
    

  34.     printf("AHT20 Initialization succeeded\r\n");
    

  35.   }  
    

  36.   /* USER CODE END 2 */
    


  37. 

  38.   /* Infinite loop */
    

  39.   /* USER CODE BEGIN WHILE */
    

  40.   while (1)
    

  41.   {   
    

  42.     AHT20_Get_Value(&Humiture);
    

  43.     printf("environment temperature is : %.2f;\r\nenvironment humidity is : %.2f",Humiture.Temp, Humiture.RH);
    

  44.     HAL_Delay(1000);
    

  45.     /* USER CODE END WHILE */
    


  46. 

  47.     /* USER CODE BEGIN 3 */
    

  48.   }
    

  49.   /* USER CODE END 3 */
    

  50. }
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 楼主| 雨果喝水 发表于 2022-11-30 15:35 | 显示全部楼层
以上代码均已验证可用。
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 楼主| 雨果喝水 发表于 2022-11-30 15:36 | 显示全部楼层
试验结果如下图：
81291638707d055645.png
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sesefadou 发表于 2022-12-14 10:31 | 显示全部楼层
硬件iic会不会有bug呢？              
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macpherson 发表于 2022-12-15 12:43 | 显示全部楼层
怎么计算是否需要应答信号？              
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kkzz 发表于 2022-12-15 18:13 | 显示全部楼层
HAL做硬件简单了很多。              
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Undshing 发表于 2022-12-17 17:41 | 显示全部楼层
硬件iic确实有点问题，建议用模拟的
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kkzz 发表于 2022-12-18 15:15 | 显示全部楼层
AHT20和sht30一样的吗？
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AloneKaven 发表于 2022-12-18 18:18 | 显示全部楼层
这个应用用硬件iic应该没问题的
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jimmhu 发表于 2022-12-18 20:59 | 显示全部楼层
AHT20的测量温度范围是多少？
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gygp 发表于 2022-12-19 20:07 | 显示全部楼层
这个的温度井独自怎么样              
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小小蚂蚁举千斤 发表于 2022-12-20 09:42 | 显示全部楼层
相关手册能方便发一下嘛？
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