STM32基于I2C协议的温湿度传感器的数据采集_stm32传感器数据采集

一、I2C

"软件I2C"和"硬件I2C"都是指用于实现I2C（Inter-Integrated Circuit，双线串行总线）通信协议的不同方法。

需要注意的是，软件I2C和硬件I2C在使用上有一些差异，特别是在初始化、配置和操作方面。具体的方法和接口可能因不同的平台和微控制器而有所不同，因此在实际应用中需要根据具体的硬件和软件环境选择合适的I2C实现方式。

1.软件I2C

软件I2C是通过使用软件来模拟实现I2C协议的通信。在软件I2C中，通信线（SDA和SCL）通常连接到微控制器的普通GPIO引脚。通过编程控制这些引脚的状态变化，可以模拟I2C的数据传输和时钟信号。软件I2C通常需要使用延时函数来控制数据的传输速率和时序，因为整个过程是由软件来处理的。

软件I2C的优点是可以在没有硬件I2C接口的设备上实现I2C通信。它不依赖于特定的硬件，因此可以在各种平台和微控制器上使用。然而，由于软件I2C是通过软件模拟的，其速度可能相对较慢，并且对CPU的处理能力要求较高。

2.硬件I2C

硬件I2C是通过专门的硬件接口来实现I2C协议的通信。现代的微控制器和一些集成电路芯片通常都具有硬件I2C接口。这些接口内置了I2C通信所需的电路和逻辑，能够直接处理I2C协议的数据传输和时序。

硬件I2C的优点是速度较快，因为通信过程由硬件自动处理，无需CPU的干预。它也能提供更稳定和准确的时序，从而实现更可靠的数据传输。由于硬件I2C接口是专门设计的，因此在性能和可靠性方面通常优于软件I2C。

二、编程实现

对温湿度模块呼气产生了变化，如上图所示。
代码片段如下:

#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include "bsp_i2c.h"



int main(void)
{	
	delay_init();      
	uart_init(115200);	 
	IIC_Init();
		while(1)
	{
		printf("开始测量： ");
		read_AHT20_once();
		delay_ms(1500);
  }
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18

#include "bsp_i2c.h"
#include "delay.h"

uint8_t   ack_status=0;
uint8_t   readByte[6];
uint8_t   AHT20_status=0;

uint32_t  H1=0;  //Humility
uint32_t  T1=0;  //Temperature

uint8_t  AHT20_OutData[4];
uint8_t  AHT20sendOutData[10] = {0xFA, 0x06, 0x0A, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xFF};

void IIC_Init(void)
{					     
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	RCC_APB2PeriphClockCmd(	RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE );	
	   
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP ;   //Ȫ?ȪȬȺ?3?
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
 
	IIC_SCL=1;
	IIC_SDA=1;
 
}
//2ȲȦȲIIC?eȺ?D?o?
void IIC_Start(void)
{
	SDA_OUT();     //sda??Ⱥ?3?
	IIC_SDA=1;	  	  
	IIC_SCL=1;
	delay_us(4);
 	IIC_SDA=0;//START:when CLK is high,DATA change form high to low 
	delay_us(4);
	IIC_SCL=0;//?e?I2Cȹ??ª??€?d©?Ȫ?Ȱ?ȮȺ?Ⱥy?Y 
}	  
//2ȲȦȲIICȪª?1D?o?
void IIC_Stop(void)
{
	SDA_OUT();//sda??Ⱥ?3?
	IIC_SCL=0;
	IIC_SDA=0;//STOP:when CLK is high DATA change form low to high
 	delay_us(4);
	IIC_SCL=1; 
	IIC_SDA=1;//d©?ȪI2Cȹ???ȢȺ?D?o?
	delay_us(4);							   	
}
//njȨ¤yȮ|¤eD?o?nj?Ȥ¤
//dnj???njªo1ª??ȮȺ?Ȯ|¤eȺ¬£ȹ
//        0ª??ȮȺ?Ȯ|¤e3Ȧ1|
u8 IIC_Wait_Ack(void)
{
	u8 ucErrTime=0;
	SDA_IN();      //SDAȦȨ???aȺ?Ȩ?  
	IIC_SDA=1;delay_us(1);	   
	IIC_SCL=1;delay_us(1);	 
	while(READ_SDA)
	{
		ucErrTime++;
		if(ucErrTime>250)
		{
			IIC_Stop();
			return 1;
		}
	}
	IIC_SCL=0;//Ⱥ€?ȮȺ?3?0 	   
	return 0;  
} 
//2ȲȦȲACKȮ|¤e
void IIC_Ack(void)
{
	IIC_SCL=0;
	SDA_OUT();
	IIC_SDA=0;
	delay_us(2);
	IIC_SCL=1;
	delay_us(2);
	IIC_SCL=0;
}
//2?2ȲȦȲACKȮ|¤e		    
void IIC_NAck(void)
{
	IIC_SCL=0;
	SDA_OUT();
	IIC_SDA=1;
	delay_us(2);
	IIC_SCL=1;
	delay_us(2);
	IIC_SCL=0;
}					 				     
//IICd©?ȪȰ?????Ȳ
//dnj??¤Ȯ?ȲȮD?TȮ|¤e
//1ª?ȮDȮ|¤e
//0ª??TȮ|¤e			  
void IIC_Send_Byte(u8 txd)
{                        
    u8 t;   
		SDA_OUT(); 	    
    IIC_SCL=0;//Ȥ-njȪȺ€?Ȯ?aȺ?Ⱥy?Y¤?Ⱥ?
    for(t=0;t<8;t++)
    {              
        IIC_SDA=(txd&0x80)>>7;
        txd<<=1; 	  
		delay_us(2);   //??TEA5767?aȨy???ȮȺ€??Ⱥ?€?D?nj?
		IIC_SCL=1;
		delay_us(2); 
		IIC_SCL=0;	
		delay_us(2);
    }	 
} 	    
//?Ȣ1????Ȳª?ack=1Ⱥ€ª?d©?ȪACKª?ack=0ª?d©?ȪnACK   
u8 IIC_Read_Byte(unsigned char ack)
{
	unsigned char i,receive=0;
	SDA_IN();//SDAȦȨ???aȺ?Ȩ?
  for(i=0;i<8;i++ )
	{
    IIC_SCL=0; 
    delay_us(2);
		IIC_SCL=1;
    receive<<=1;
    if(READ_SDA)receive++;   
		delay_us(1); 
  }					 
	if (!ack)
			IIC_NAck();//d©?ȪnACK
	else
			IIC_Ack(); //d©?ȪACK   
	return receive;
}
 
void IIC_WriteByte(uint16_t addr,uint8_t data,uint8_t device_addr)
{
	IIC_Start();  
	
	if(device_addr==0xA0) //eepromnj??d¤ȮȮȲ1??Ȳ
		IIC_Send_Byte(0xA0 + ((addr/256)<<1));//d©?Ȫ??nj??d
	else
		IIC_Send_Byte(device_addr);	    //d©?‚?tnj??d
	IIC_Wait_Ack(); 
	IIC_Send_Byte(addr&0xFF);   //d©?ȪnjȪnj??d
	IIC_Wait_Ack(); 
	IIC_Send_Byte(data);     //d©?Ȫ??Ȳ							   
	IIC_Wait_Ack();  		    	   
  IIC_Stop();//2ȲȦȲȰ???Ȫª?1Ȭ??t 
	if(device_addr==0xA0) //
		delay_ms(10);
	else
		delay_us(2);
}
 
uint16_t IIC_ReadByte(uint16_t addr,uint8_t device_addr,uint8_t ByteNumToRead)  //?Ȣ??¤??‚?Ȱ?ȢȺy?Y
{	
		uint16_t data;
		IIC_Start();  
		if(device_addr==0xA0)
			IIC_Send_Byte(0xA0 + ((addr/256)<<1));
		else
			IIC_Send_Byte(device_addr);	
		IIC_Wait_Ack();
		IIC_Send_Byte(addr&0xFF);   //d©?ȪnjȪnj??d
		IIC_Wait_Ack(); 
 
		IIC_Start();  	
		IIC_Send_Byte(device_addr+1);	    //d©?‚?tnj??d
		IIC_Wait_Ack();
		if(ByteNumToRead == 1)//LM75???ȨȺy?Y?a11bit
		{
			data=IIC_Read_Byte(0);
		}
		else
			{
				data=IIC_Read_Byte(1);
				data=(data<<8)+IIC_Read_Byte(0);
			}
		IIC_Stop();//2ȲȦȲȰ???Ȫª?1Ȭ??t	    
		return data;
}


/**********
*Ȧ???2?d??aIO?Ȳ?ª?ȦI2C????
*
*¤Ȯ?aȰ????aȺ??aAHT20nj?????I2C
*oeȺy??ȮDIICoȪI2Cnj???€eª???©Ȱaª?ª?ª?ª?ª?
*
*2020/2/23?oȮDT??Ȩ??Ȳ
*
***********/
void  read_AHT20_once(void)
{
	delay_ms(10);

	reset_AHT20();
	delay_ms(10);

	init_AHT20();
	delay_ms(10);

	startMeasure_AHT20();
	delay_ms(80);

	read_AHT20();
	delay_ms(5);
}


void  reset_AHT20(void)
{

	I2C_Start();

	I2C_WriteByte(0x70);
	ack_status = Receive_ACK();
	//if(ack_status) printf("1");
	//else printf("1-n-");
	I2C_WriteByte(0xBA);
	ack_status = Receive_ACK();
		//if(ack_status) printf("2");
	//else printf("2-n-");
	I2C_Stop();

	/*
	AHT20_OutData[0] = 0;
	AHT20_OutData[1] = 0;
	AHT20_OutData[2] = 0;
	AHT20_OutData[3] = 0;
	*/
}



void  init_AHT20(void)
{
	I2C_Start();

	I2C_WriteByte(0x70);
	ack_status = Receive_ACK();
	//if(ack_status) printf("3");
	//else printf("3-n-");	
	I2C_WriteByte(0xE1);
	ack_status = Receive_ACK();
	//if(ack_status) printf("4");
	//else printf("4-n-");
	I2C_WriteByte(0x08);
	ack_status = Receive_ACK();
	//if(ack_status) printf("5");
	//else printf("5-n-");
	I2C_WriteByte(0x00);
	ack_status = Receive_ACK();
	//if(ack_status) printf("6");
	//else printf("6-n-");
	I2C_Stop();
}



void  startMeasure_AHT20(void)
{
	//------------
	I2C_Start();

	I2C_WriteByte(0x70);
	ack_status = Receive_ACK();
	//if(ack_status) printf("7");
	//else printf("7-n-");
	I2C_WriteByte(0xAC);
	ack_status = Receive_ACK();
	//if(ack_status) printf("8");
	//else printf("8-n-");
	I2C_WriteByte(0x33);
	ack_status = Receive_ACK();
	//if(ack_status) printf("9");
	//else printf("9-n-");
	I2C_WriteByte(0x00);
	ack_status = Receive_ACK();
	//if(ack_status) printf("10");
	//else printf("10-n-");
	I2C_Stop();
}



void read_AHT20(void)
{
	uint8_t   i;

	for(i=0; i<6; i++)
	{
		readByte[i]=0;
	}

	//-------------
	I2C_Start();

	I2C_WriteByte(0x71);
	ack_status = Receive_ACK();
	readByte[0]= I2C_ReadByte();
	Send_ACK();

	readByte[1]= I2C_ReadByte();
	Send_ACK();

	readByte[2]= I2C_ReadByte();
	Send_ACK();

	readByte[3]= I2C_ReadByte();
	Send_ACK();

	readByte[4]= I2C_ReadByte();
	Send_ACK();

	readByte[5]= I2C_ReadByte();
	SendNot_Ack();
	//Send_ACK();

	I2C_Stop();

	//--------------
	if( (readByte[0] & 0x68) == 0x08 )
	{
		H1 = readByte[1];
		H1 = (H1<<8) | readByte[2];
		H1 = (H1<<8) | readByte[3];
		H1 = H1>>4;

		H1 = (H1*1000)/1024/1024;

		T1 = readByte[3];
		T1 = T1 & 0x0000000F;
		T1 = (T1<<8) | readByte[4];
		T1 = (T1<<8) | readByte[5];

		T1 = (T1*2000)/1024/1024 - 500;

		AHT20_OutData[0] = (H1>>8) & 0x000000FF;
		AHT20_OutData[1] = H1 & 0x000000FF;

		AHT20_OutData[2] = (T1>>8) & 0x000000FF;
		AHT20_OutData[3] = T1 & 0x000000FF;
	}
	else
	{
		AHT20_OutData[0] = 0xFF;
		AHT20_OutData[1] = 0xFF;

		AHT20_OutData[2] = 0xFF;
		AHT20_OutData[3] = 0xFF;
		//printf("lyy");

	}
	printf("\r\n");
	printf("温度:%d%d.%d",T1/100,(T1/10)%10,T1%10);
	printf("湿度:%d%d.%d",H1/100,(H1/10)%10,H1%10);
	printf("\r\n");
}




uint8_t  Receive_ACK(void)
{
	uint8_t result=0;
	uint8_t cnt=0;

	IIC_SCL = 0;
	SDA_IN(); 
	delay_us(4);

	IIC_SCL = 1;
	delay_us(4);

	while(READ_SDA && (cnt<100))
	{
		cnt++;
	}

	IIC_SCL = 0;
	delay_us(4);

	if(cnt<100)
	{
		result=1;
	}
	return result;
}



void  Send_ACK(void)
{
	SDA_OUT();
	IIC_SCL = 0;
	delay_us(4);

	IIC_SDA = 0;
	delay_us(4);

	IIC_SCL = 1;
	delay_us(4);
	IIC_SCL = 0;
	delay_us(4);

	SDA_IN();
}



void  SendNot_Ack(void)
{
	SDA_OUT();
	IIC_SCL = 0;
	delay_us(4);

	IIC_SDA = 1;
	delay_us(4);

	IIC_SCL = 1;
	delay_us(4);

	IIC_SCL = 0;
	delay_us(4);

	IIC_SDA = 0;
	delay_us(4);
}


void I2C_WriteByte(uint8_t  input)
{
	uint8_t  i;
	SDA_OUT();
	for(i=0; i<8; i++)
	{
		IIC_SCL = 0;
		delay_ms(5);

		if(input & 0x80)
		{
			IIC_SDA = 1;
			//delaymm(10);
		}
		else
		{
			IIC_SDA = 0;
			//delaymm(10);
		}

		IIC_SCL = 1;
		delay_ms(5);

		input = (input<<1);
	}

	IIC_SCL = 0;
	delay_us(4);

	SDA_IN();
	delay_us(4);
}	


uint8_t I2C_ReadByte(void)
{
	uint8_t  resultByte=0;
	uint8_t  i=0, a=0;

	IIC_SCL = 0;
	SDA_IN();
	delay_ms(4);

	for(i=0; i<8; i++)
	{
		IIC_SCL = 1;
		delay_ms(3);

		a=0;
		if(READ_SDA)
		{
			a=1;
		}
		else
		{
			a=0;
		}

		//resultByte = resultByte | a;
		resultByte = (resultByte << 1) | a;

		IIC_SCL = 0;
		delay_ms(3);
	}

	SDA_IN();
	delay_ms(10);

	return   resultByte;
}


void  set_AHT20sendOutData(void)
{
	/* --------------------------
	 * 0xFA 0x06 0x0A temperature(2 Bytes) humility(2Bytes) short Address(2 Bytes)
	 * And Check (1 byte)
	 * -------------------------*/
	AHT20sendOutData[3] = AHT20_OutData[0];
	AHT20sendOutData[4] = AHT20_OutData[1];
	AHT20sendOutData[5] = AHT20_OutData[2];
	AHT20sendOutData[6] = AHT20_OutData[3];

//	AHT20sendOutData[7] = (drf1609.shortAddress >> 8) & 0x00FF;
//	AHT20sendOutData[8] = drf1609.shortAddress  & 0x00FF;

//	AHT20sendOutData[9] = getXY(AHT20sendOutData,10);
}


void  I2C_Start(void)
{
	SDA_OUT();
	IIC_SCL = 1;
	delay_ms(4);

	IIC_SDA = 1;
	delay_ms(4);
	IIC_SDA = 0;
	delay_ms(4);

	IIC_SCL = 0;
	delay_ms(4);
}



void  I2C_Stop(void)
{
	SDA_OUT();
	IIC_SDA = 0;
	delay_ms(4);

	IIC_SCL = 1;
	delay_ms(4);

	IIC_SDA = 1;
	delay_ms(4);
}


1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417
418
419
420
421
422
423
424
425
426
427
428
429
430
431
432
433
434
435
436
437
438
439
440
441
442
443
444
445
446
447
448
449
450
451
452
453
454
455
456
457
458
459
460
461
462
463
464
465
466
467
468
469
470
471
472
473
474
475
476
477
478
479
480
481
482
483
484
485
486
487
488
489
490
491
492
493
494
495
496
497
498
499
500
501
502
503
504
505
506
507
508
509
510
511
512
513
514
515
516
517
518
519
520
521
522
523
524
525
526
527
528
529
530
531
532
533
534
535
536
537
538
539
540
541
542
543
544
545
546
547
548
549
550
551