【HarmonyOS HiSpark Wi-Fi IoT 套件試用連載】跟著小哈一起讀AHT20溫濕度傳感器驅動源碼
本文來源電子發燒友社區，作者：juby， 帖子地址：https://bbs.elecfans.com/jishu_2012362_1_1.html
AHT20簡介
應用場景
傳感器性能
原理圖手冊中推薦電路
開發板中的原理圖
模塊的地址
#define AHT20_DEVICE_ADDR 0x38
#define AHT20_READ_ADDR ((0x38<<1)|0x1)
#define AHT20_WRITE_ADDR ((0x38<<1)|0x0)
I2C總線
/** I2C hardware index 0 */
WIFI_IOT_I2C_IDX_0,
/** I2C hardware index 1 */
WIFI_IOT_I2C_IDX_1,
} WifiIotI2cIdx;
*@BriefDefines I2C data transmission attributes.
*/
typedef struct {
/** Pointer to the buffer storing data to send */
unsigned char *sendBuf;
/** Length of data to send */
unsigned intsendLen;
/** Pointer to the buffer for storing data to receive */
unsigned char *receiveBuf;
/** Length of data received */
unsigned intreceiveLen;
} HalWifiIotI2cData;
I2C讀函數
基本指令集狀態位
狀態字各位含義說明傳感器讀取流程
// 發送軟復位命令
static uint32_t AHT20_ResetCommand(void)
{
uint8_t resetCmd[] = {AHT20_CMD_RESET};
return AHT20_Write(resetCmd, sizeof(resetCmd));
}
#define AHT20_CMD_TRIGGER_ARG00x33
#define AHT20_CMD_TRIGGER_ARG10x00
// 發送 觸發測量 命令，開始測量
uint32_t AHT20_StartMeasure(void)
{
uint8_t triggerCmd[] = {AHT20_CMD_TRIGGER, AHT20_CMD_TRIGGER_ARG0, AHT20_CMD_TRIGGER_ARG1};
return AHT20_Write(triggerCmd, sizeof(triggerCmd));
}
相對濕度轉換
uint32_t humiRaw = buffer[1];
humiRaw = (humiRaw << 8) | buffer[2];
humiRaw = (humiRaw << 4) | ((buffer[3] & 0xF0) >> 4);
溫度轉換
tempRaw = (tempRaw << 8) | buffer[4];
tempRaw = (tempRaw << 8) | buffer[5];
結果展示
AHT20簡介
- 2020年上市，奧松生產；
- 3mmx3mmx1mm 超小體積；
- 經過標定的數字信號，標準I2C輸出格式；
- 由一個電容式濕度傳感元件和一個標準的片上溫度傳感元件組成；
- 采用SMD封裝適于回流焊；
- 響應迅速、抗干擾能力強；
- AHT20 的供電范圍為 2.0-5.5V， 推薦電壓為3.3V。
應用場景
它廣泛應用于暖通空調 、除濕器、測試及檢測設備、消費品、汽車 、自動控制、數據記錄器、氣象站、家電、濕度調節、醫療及其他相關濕度檢測控制等領域。
封裝傳感器性能
查看我們之前分享的網文，對比DHT21的參數如下：
由上對比，AHT20的精度要比DHT21的精度要好，而且價格又低了很多。
原理圖手冊中推薦電路開發板中的原理圖
與開發板連接情況如下：
[td]
| 管腳名稱 | 復用描述 |
| GPIO_13 | GPIO_13/ADC6/PWM4_OUT/I2C0_SDA/ UART0_LOG_TXD |
| GPIO_14 | GPIO_14/PWM5_OUT/I2C0_SCL/ UART0_LOG_RXD |
由上我們知道，這個AHT20使用的Hi3861芯片的I2C0。
程序源碼
潤和公司開源的鴻蒙OS AHT20 數字溫濕度傳感器驅動庫：https://gitee.com/hihopeorg/harmonyos-aht20
如何編譯
- 在 ~/harmony/code/code-1.0/applications/sample/wifi-iot/app目錄下執行git clonehttps://github.com/xusiwei/harmonyos-aht20,獲取源碼。
- 修改編譯腳本
- 在~/harmony/code/code-1.0目錄下執行：python build.py wifiiot
模塊的地址
I2C發送的首字節包括7位的I2C設備地址 0x38和一個SDA方向位X(讀R:'1'，寫W:'0')。
手冊中描述的模塊地址定義如下：
#define AHT20_DEVICE_ADDR 0x38#define AHT20_READ_ADDR ((0x38<<1)|0x1)
#define AHT20_WRITE_ADDR ((0x38<<1)|0x0)
I2C總線
AHT20 采用標準的 I2C協議進行通訊。
對于I2C通信我們之前分享過網文：
4位數碼管顯示模塊驅動
基于鴻蒙OS移植OLED驅動程序
I2C寫函數
上圖中的AHT20_Write()函數中調用了I2cWrite()函數。
I2cWrite()函數是系統中I2C進行寫操作的函數，這個函數的參數含義解釋如下：
參數1：WifiIotI2cIdx id，這個參數是使用的I2C的ID，這個參數可選下面枚舉中的一個值：
typedef enum {/** I2C hardware index 0 */
WIFI_IOT_I2C_IDX_0,
/** I2C hardware index 1 */
WIFI_IOT_I2C_IDX_1,
} WifiIotI2cIdx;
因為我們這里使用的是I2C0，所以這個參數應該為：WIFI_IOT_I2C_IDX_0 。
參數2：unsigned short deviceAddr，這個參數是I2C總線下面的設備地址，因為這是一個寫操作，所以這個參數我們選用上面的宏定義：AHT20_WRITE_ADDR。
參數3：const WifiIotI2cData *i2cData，這個參數是我們要發送的數據，該變量的數據類型為一個結構體類型： HalWifiIotI2cData ，該結構體的定義如下。
/***@BriefDefines I2C data transmission attributes.
*/
typedef struct {
/** Pointer to the buffer storing data to send */
unsigned char *sendBuf;
/** Length of data to send */
unsigned intsendLen;
/** Pointer to the buffer for storing data to receive */
unsigned char *receiveBuf;
/** Length of data received */
unsigned intreceiveLen;
} HalWifiIotI2cData;
I2C讀函數
上圖中的AHT20_Read()函數中調用了I2cRead()函數。
I2cRead()函數是系統中I2C進行讀操作的函數。
I2cRead()函數的參數與I2cWrite()函數的參數類似，只是參數3：const WifiIotI2cData *i2cData ，這個參數用于接收我們讀取到的數據。
常用命令
AHT20常用的命令有：
- 初始化命令 ('1011’1110') ，即0xBE；
- 測量溫濕度命令('1010’1100')，即0xAC；
- 軟復位命令('1011’1010')，即0xBA。
基本指令集狀態位
通過發送0x71可以獲取一個字節的狀態字，狀態字各位的含義描述如下：
狀態字各位含義說明傳感器讀取流程
- 上電后要等待40ms，讀取溫濕度值之前， 首先要看狀態字的校準使能位Bit[3]是否為 1(通過發送0x71可以獲取一個字節的狀態字)，如果不為1，要發送0xBE命令(初始化)，此命令參數有兩個字節， 第一個字節為0x08，第二個字節為0x00。
AHT20模塊的狀態判斷通過下面AHT20_Calibrate()函數來判斷，具體執行過程如下圖所示：
注：在第一步的校準狀態檢驗只需要上電時檢查，在正常過程無需操作。
軟復位
上面代碼中有一個這樣的指令：AHT20_ResetCommand()
這個命令用于在無需關閉和再次打開電源的情況下，重新啟動傳感器系統。
在接收到這個命令之后，傳感器系統開始重新初始化，并恢復默認設置狀態，軟復位所需時間不超過 20 毫秒。
灰色部分由 AHT20 控制
#define AHT20_CMD_RESET 0xBA // 軟復位命令// 發送軟復位命令
static uint32_t AHT20_ResetCommand(void)
{
uint8_t resetCmd[] = {AHT20_CMD_RESET};
return AHT20_Write(resetCmd, sizeof(resetCmd));
}
- 直接發送 0xAC命令(觸發測量)，此命令參數有兩個字節，第一個字節為 0x33，第二個字節為0x00。
觸發測量命令發送的數據如下：
具體使用的代碼如下：
#define AHT20_CMD_TRIGGER 0xAC // 觸發測量命令#define AHT20_CMD_TRIGGER_ARG00x33
#define AHT20_CMD_TRIGGER_ARG10x00
// 發送 觸發測量 命令，開始測量
uint32_t AHT20_StartMeasure(void)
{
uint8_t triggerCmd[] = {AHT20_CMD_TRIGGER, AHT20_CMD_TRIGGER_ARG0, AHT20_CMD_TRIGGER_ARG1};
return AHT20_Write(triggerCmd, sizeof(triggerCmd));
}
- 等待75ms待測量完成，忙狀態Bit[7]為0，然后可以讀取六個字節(發0X71即可以讀取)。
注：傳感器在采集時需要時間，主機發出測量指令（0xAC）后，延時75毫秒以上再讀取轉換后的數據并判斷返回的狀態位是否正常。若狀態比特位[Bit7]為0代表設備閑，可正常讀取，為1時傳感器為忙狀態，主機需要等待數據處理完成。
- 計算溫濕度值。
相對濕度轉換
將上圖中藍色背景的六個字節數據中，紅色方框框住的為濕度數據，組成一個20bit長度的一個整形數；紫色方框框住的20bit為溫度數據。
濕度數據按下面代碼實現拼接：
#define AHT20_RESOLUTION (1<<20)??// 2^20uint32_t humiRaw = buffer[1];
humiRaw = (humiRaw << 8) | buffer[2];
humiRaw = (humiRaw << 4) | ((buffer[3] & 0xF0) >> 4);
通過手冊我們得知相對濕度的計算公式如下：
上面代碼求得的 humiRaw 即為上圖公式中的Srh，所以根據上圖公式，使用如下代碼即可獲得相對濕度RH。
*humi = humiRaw / (float)AHT20_RESOLUTION * 100;溫度轉換
按如下方式合并溫度數據的20bit數據：
uint32_t tempRaw = buffer[3] & 0x0F;tempRaw = (tempRaw << 8) | buffer[4];
tempRaw = (tempRaw << 8) | buffer[5];
查看手冊。我們知道20bit的數據跟℃的換算關系如下：
用代碼具體實現如下：
*temp = tempRaw / (float)AHT20_RESOLUTION * 200 - 50;結果展示
將上面編譯之后的結果下載驗證，輸出如下：
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