STM32CubeMX配置STM32F407的硬件IIC采集AHT20的温湿度

只看该作者 · 2022-11-27 23:56

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：

此器件地址实际应该是0x70，而不是0x38。

只看该作者 · 2022-11-27 23:58

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：

只看该作者 · 2022-11-27 23:58

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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HAL_StatusTypeDef HAL_I2C_Master_Transmit(I2C_HandleTypeDef *hi2c, uint16_t DevAddress, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout);

HAL_StatusTypeDef HAL_I2C_Master_Receive(I2C_HandleTypeDef *hi2c, uint16_t DevAddress, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout);

只看该作者 · 2022-11-27 23:59

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：

只看该作者 · 2022-11-30 15:32

具体实现代码
1、AHT20.h代码如下：

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#ifndef INC_AHT20_H_

#define INC_AHT20_H_



#include "i2c.h"



//****************************************

// 定义 AHT20 命令

//****************************************

#define AHT20_Write             0x00    //读取

#define AHT20_Read              0x01    //写入







//****************************************

// 定义 AHT20 地址

//****************************************

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







//****************************************

// 定义 AHT20 命令

//****************************************

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

#define        AHT20_SoftReset                        0xBA        //软复位 单指令

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



// 存储AHT20传感器信息的结构体



typedef struct m_AHT20

{

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

        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

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



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

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

}AHT20_StructureTypedef;



extern  AHT20_StructureTypedef  Humiture;



uint8_t AHT20_Init(void);

void    AHT20_Start_Init(void);

uint8_t AHT20_ReadHT(uint32_t *HT);

uint8_t StandardUnitCon(AHT20_StructureTypedef *aht);

uint8_t AHT20_Get_Value(AHT20_StructureTypedef *p);



#endif /* INC_AHT20_H_ */

只看该作者 · 2022-11-30 15:33

其中，void AHT20_Start_Init(void);参考奥松官方代码编写，未进行验证。

只看该作者 · 2022-11-30 15:34

AHT20.c代码如下：

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#include "AHT20.h"



AHT20_StructureTypedef  Humiture;





/**

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

  * @param  void

  * @retval uint8_t 设备状态字

  */

static uint8_t AHT20_ReadStatusCmd(void)

{

        uint8_t tmp = 0;

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

        return tmp;

}



/**

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

  * @param  void

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

  */

static uint8_t AHT20_ReadCalEnableCmd(void)

{

        uint8_t tmp = 0;

        tmp = AHT20_ReadStatusCmd();

        return (tmp>>3)&0x01;

}



/**

  * @brief  读AHT20 设备状态字 中的Bit7: 忙标志

  * @param  void

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

  */

static uint8_t AHT20_ReadBusyCmd(void)

{

        uint8_t tmp = 0;

        tmp = AHT20_ReadStatusCmd();

        return (tmp>>7)&0x01;

}



/**

  * @brief  AHT20 芯片初始化命令

  * @param  void

  * @retval void

  */

static void AHT20_IcInitCmd(void)

{

        uint8_t tmp = AHT20_INIT_COMD;

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

}



/**

  * @brief  AHT20 软复位命令

  * @param  void

  * @retval void

  */

static void AHT20_SoftResetCmd(void)

{

        uint8_t tmp = AHT20_SoftReset;

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

}



/**

  * @brief  AHT20 触发测量命令

  * @param  void

  * @retval void

  */

static void AHT20_TrigMeasureCmd(void)

{

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

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

}





/**

  * @brief  AHT20 设备初始化

  * @param  void

  * @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

  */

uint8_t AHT20_Init(void)

{

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

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



        while(--rcnt)

        {

                icnt = 2+1;



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

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

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

                {

                        HAL_Delay(1);

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

                        AHT20_IcInitCmd();

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

                }



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

                {

                        break;//退出rcnt循环

                }

                else//[校准使能位]为0,校准错误

                {

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

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

                }

        }



        if(rcnt)

        {

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

        }

        else

        {

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

        }

}



/**

  * @brief  AHT20 寄存器复位

  * @param  void

  * @retval void

  */

static void AHT20_Register_Reset(uint8_t addr)

{

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

  

  iic_tx[0] = addr;

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

  HAL_Delay(5);

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

  HAL_Delay(10);

  iic_tx[0] = 0xB0 | addr;

  iic_tx[1] = iic_rx[1];

  iic_tx[2] = iic_rx[2];

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

  HAL_Delay(10);

}





/**

  * @brief  AHT20 设备开始初始化

  * @param  void

  * @retval void

  */

void AHT20_Start_Init(void)

{

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

  for(i = 0; i < 3; i++)

  {

    AHT20_Register_Reset(temp[i]);

  }

}







/**

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

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

  * @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

  */

uint8_t AHT20_ReadHT(uint32_t *HT)

{

        uint8_t cnt=3+1;//忙标志 重试次数，3次

        uint8_t tmp[6];

        uint32_t RetuData = 0;



        // 发送触发测量命令

        AHT20_TrigMeasureCmd();



        do{

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

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



        if(cnt)//设备闲，可以读温湿度数据

        {

                HAL_Delay(5);

                // 读温湿度数据

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

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

                RetuData = 0;

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

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

                RetuData = (RetuData|tmp[3]);

                RetuData = RetuData >> 4;

                HT[0] = RetuData;



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

                RetuData = 0;

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

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

                RetuData = (RetuData|tmp[5]);

                RetuData = RetuData&0xfffff;

                HT[1] = RetuData;



                return 0;

        }

        else//设备忙，返回读取失败

        {

                return 1;

        }

}



/**

  * @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）

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

  * @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

  */

uint8_t StandardUnitCon(AHT20_StructureTypedef *aht)

{

        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

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



        //限幅,RH=0~100%; Temp=-40~85°C

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

        {

                aht->flag = 0;

                return 0;//测量数据正常

        }

        else

        {

                aht->flag = 1;

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

        }

}





/**

  * @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）

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

  * @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

  */

uint8_t AHT20_Get_Value(AHT20_StructureTypedef *p)

{

  uint8_t   temp = 0;

  

  temp = AHT20_ReadHT(p->HT);

  

  if(temp == 0)

  {

    temp = StandardUnitCon(p);

  }

  

  return temp;

}

只看该作者 · 2022-11-30 15:34

main.c代码如下：

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int main(void)

{

  /* USER CODE BEGIN 1 */



  /* USER CODE END 1 */



  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/



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

  HAL_Init();



  /* USER CODE BEGIN Init */

 

  /* USER CODE END Init */



  /* Configure the system clock */

  SystemClock_Config();



  /* USER CODE BEGIN SysInit */



  /* USER CODE END SysInit */



  /* Initialize all configured peripherals */

   MX_I2C1_Init();

  /* USER CODE BEGIN 2 */

  if(AHT20_Init() != 0)

  {

    Humiture.alive = 0;

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

  }

  else

  {

    Humiture.alive = 1;

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

  }  

  /* USER CODE END 2 */



  /* Infinite loop */

  /* USER CODE BEGIN WHILE */

  while (1)

  {   

    AHT20_Get_Value(&Humiture);

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

    HAL_Delay(1000);

    /* USER CODE END WHILE */



    /* USER CODE BEGIN 3 */

  }

  /* USER CODE END 3 */

}