CW32模塊使用 SHT20溫濕度傳感器
由瑞士Sensirion推出的 SHT20數字溫濕度傳感器，基于領先世界的CMOSens ? 數字傳感技術，具有極高的可靠性和卓越的長期穩定性。全量程標定，兩線數字接口，可與單片機直接相連，大大縮短研發時間、簡化外圍電路并降低費用。此外，體積微小、響應迅速、低能耗、可浸沒、抗干擾能力強、溫濕一體，兼有露點測量，性價比高，使該產品能夠適于多種場合的應用。
一、模塊來源
模塊實物展示：
資料下載鏈接：
https://pan.baidu.com/s/1HrQkwECvGgQSHvt_RNdLdA
工作電壓：2.1~3.6V
工作電流：0.1~1000uA
溫度精度：±0.3℃
溫度范圍：-40~125℃
濕度范圍：0~100 %RH
濕度精度：±3%RH
輸出方式: IIC
管腳數量：4 Pin
以上信息見廠家資料文件
三、移植過程
我們的目標是將例程移植至CW32F030C8T6開發板上【能夠測量環境溫濕度】。首先要獲取資料，查看數據手冊應如何實現讀取數據，再移植至我們的工程。
3.1查看資料
開始傳輸后，隨后先傳輸首字節包括I2C設備地址（7bit）和一個SDA方向位（R:1, W:0）。
一個時鐘發送一個位，在第8個下降沿之后，通過拉低SDA引腳（ACK位 為0），只是傳感器數據接收正常。在發出測量命令之后（‘1110’‘0011’代表溫度測量，‘1110’‘0101’代表相對濕度測量 ，這種為主機模式），MCU必須等待測量完成。
主機模式：
測量過程中，SCL線被封鎖（由傳感器控制），在測量時，SHT2x將SCL拉低強制主機進入等待狀態。當釋放SCL線，表示傳感器內部工作接收，可以繼續進行數據傳送
灰色的部分是傳感器控制的，當傳感器給MCU返回數據時，每返回一個字節，MCU要返回一個ACK信號，當接收完畢之后，返回一個NACK并接著傳輸停止時序（P）。
注：校驗和可以不需要，不需要則就在數據接收完之后返回NACK
非主機模式：
測量過程中，SCL線是開發狀態，可進行其他通信，可以在總線上處理其他I2C總線通信任務。
當MCU要對傳感器狀態進行查詢時，先發起一個開始信號，在發送從機地址和SDA方向位（寫），此時從機匹配地址成功，則發送ACK信號，并開始測量。如果傳感器完成了測量過程，并且發送ASK信號，那么MCU就可以讀取相關數據。如果測量沒有完成，傳感器發送NACK信號，此時MCU必須重新發送啟動傳輸時序，直至測量完成，MCU讀取數據。
注意：測量的數據，溫度和濕度均為兩個字節。而且無論哪一種傳輸模式，測量的最大分辨率最大是14bit，數據的第二個字節SDA上最后兩位是用來標記相關狀態信息。其中bit1表示測量類型（0是溫度，1是濕度）
灰色的區域是傳感器控制的，如果不需要校驗和，那么在接收完兩個字節的數據之后就MCU直接發出NACK信號再接著發出停止時序(P)，則結束通信。
通常測量的最長時間取決于測量類型和分辨率.
在計算MCU通信時間時，測量溫度選擇最長測量時間是85ms，而測量相對濕度選擇最長的時間是29ms。
傳感器內部設置的默認分辨率為相對濕度12位和溫度14位。SDA的輸出數據被轉換成兩個字節的數據包，高字節MSB在前(左對齊)。每個字節后面都跟隨一個應答位。兩個狀態位，即 LSB的后兩位在進行物理計算前須置0。計算濕度：其中SRH表示我們讀取到的濕度原始數據。
計算溫度：其中ST表示我們讀取到的溫度原始數據。
3.2引腳選擇
模塊接線圖
3.3移植至工程
移植步驟中的導入.c和.h文件與【CW32模塊使用】DHT11溫濕度傳感器相同，只是將.c和.h文件更改為bsp_sht20.c與bsp_sht20.h。這里不再過多講述，移植完成后面修改相關代碼。
在文件bsp_sht20.c中，編寫如下代碼。
/* * Change Logs: * Date Author Notes * 2024-06-20 LCKFB-LP first version */ #include "bsp_sht20.h" #include "board.h" #include "stdio.h" void SHT20_GPIO_INIT(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; // GPIO初始化結構體 RCC_SHT20_ENABLE(); // 使能GPIO時鐘 GPIO_InitStruct.Pins = GPIO_SDA|GPIO_SCL; // GPIO引腳 GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD; // 開漏輸出 GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_HIGH; // 輸出速度高 GPIO_Init(PORT_SHT20, &GPIO_InitStruct); // 初始化 } /****************************************************************** * 函 數 名 稱：IIC_Start * 函 數 說 明：IIC起始信號 * 函 數 形 參：無 * 函 數 返 回：無 * 作 者：LC * 備 注：無 ******************************************************************/ void IIC_Start(void) { SDA_OUT(); SCL(0); SDA(1); SCL(1); delay_us(5); SDA(0); delay_us(5); SCL(0); delay_us(5); } /****************************************************************** * 函 數 名 稱：IIC_Stop * 函 數 說 明：IIC停止信號 * 函 數 形 參：無 * 函 數 返 回：無 * 作 者：LC * 備 注：無 ******************************************************************/ void IIC_Stop(void) { SDA_OUT(); SCL(0); SDA(0); SCL(1); delay_us(5); SDA(1); delay_us(5); } /****************************************************************** * 函 數 名 稱：IIC_Send_Ack * 函 數 說 明：主機發送應答 * 函 數 形 參：0應答 1非應答 * 函 數 返 回：無 * 作 者：LC * 備 注：無 ******************************************************************/ void IIC_Send_Ack(uint8_t ack) { SDA_OUT(); SCL(0); SDA(0); delay_us(5); if(!ack) SDA(0); else SDA(1); SCL(1); delay_us(5); SCL(0); SDA(1); } /****************************************************************** * 函 數 名 稱：IIC_Wait_Ack * 函 數 說 明：等待從機應答 * 函 數 形 參：無 * 函 數 返 回：1=無應答 0=有應答 * 作 者：LC * 備 注：無 ******************************************************************/ uint8_t IIC_Wait_Ack(void) { char ack = 0; unsigned char ack_flag = 10; SDA_IN(); SDA(1); delay_us(5); SCL(1); delay_us(5); while( (SDA_GET()==1) && ( ack_flag ) ) { ack_flag--; delay_us(5); } if( ack_flag <= 0 ) { IIC_Stop(); return 1; } else { SCL(0); SDA_OUT(); } return ack; } /****************************************************************** * 函 數 名 稱：IIC_Write * 函 數 說 明：IIC寫一個字節 * 函 數 形 參：dat寫入的數據 * 函 數 返 回：無 * 作 者：LC * 備 注：無 ******************************************************************/ void IIC_Write(uint8_t data) { int i = 0; SDA_OUT(); SCL(0);//拉低時鐘開始數據傳輸 for( i = 0; i < 8; i++ ) { SDA( (data & 0x80) >> 7 ); delay_us(2); data
在文件bsp_sht20.h中，編寫如下代碼。
/* * Change Logs: * Date Author Notes * 2024-06-20 LCKFB-LP first version */ #ifndef __BSP_SHT20_H__ #define __BSP_SHT20_H__ #include "board.h" //端口移植 #define RCC_SHT20_ENABLE() __RCC_GPIOB_CLK_ENABLE() #define PORT_SHT20 CW_GPIOB #define GPIO_SDA GPIO_PIN_9 #define GPIO_SCL GPIO_PIN_8 //設置SDA輸出模式 #define SDA_OUT() { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; GPIO_InitStruct.Pins = GPIO_SDA; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD; GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_HIGH; GPIO_Init(PORT_SHT20, &GPIO_InitStruct); } //設置SDA輸入模式 #define SDA_IN() { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; GPIO_InitStruct.Pins = GPIO_SDA; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT; GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_HIGH; GPIO_Init(PORT_SHT20, &GPIO_InitStruct); } //獲取SDA引腳的電平變化 #define SDA_GET() GPIO_ReadPin(PORT_SHT20, GPIO_SDA) //SDA與SCL輸出 #define SDA(x) GPIO_WritePin(PORT_SHT20, GPIO_SDA, (x?GPIO_Pin_SET:GPIO_Pin_RESET) ) #define SCL(x) GPIO_WritePin(PORT_SHT20, GPIO_SCL, (x?GPIO_Pin_SET:GPIO_Pin_RESET) ) void SHT20_GPIO_INIT(void); float SHT20_Read(unsigned char regaddr); #endif
四、移植驗證
在自己工程中的main主函數中，編寫如下。
/* * Change Logs: * Date Author Notes * 2024-06-20 LCKFB-LP first version */ #include "board.h" #include "stdio.h" #include "bsp_uart.h" #include "bsp_sht20.h" #define T_ADDR 0xf3 // 溫度 #define PH_ADDR 0xf5 // 濕度 int32_t main(void) { board_init(); // 開發板初始化 uart1_init(115200); // 串口1波特率115200 SHT20_GPIO_INIT(); delay_ms(1000); printf("SHT20 Start!!rn"); while(1) { printf("溫度 = %.2f ℃rn", SHT20_Read(T_ADDR) ); printf("濕度 = %.2f %%RHrn",SHT20_Read(PH_ADDR) ); printf("n"); delay_ms(1000); } }
上電現象：
模塊移植成功案例代碼：
鏈接：https://pan.baidu.com/s/13EW713tzDGwSDVUw--ouJQ?pwd=LCKF
提取碼：LCKF
審核編輯 黃宇
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