devbox
不正经
这个屌丝很懒，什么也没留下！
关注作者
热门标签
热门文章
当前位置:   article > 正文

GD32F470_GY-SGP30 气体传感器 空气质量 TVOC eCO2 二氧化碳测量甲醛模块_gysgp30传感器说明书

作者：不正经 | 2024-05-21 18:45:42

赞

踩

gysgp30传感器说明书

文章结尾有移植好的工程文件可以直接下载

2.27 SGP30气体传感器

SGP30是一款单一芯片上具有多个传感元件的金属氧化物气体传感器，内集成4个气体传感元件，具有完全校准的空气质量输出信号。另外，SGP易于集成，能够将金属氧化物气体传感器集成到移动设备中，为智能家居、家电和物联网应用中的环境监测开辟了新的可能性。主要用于甲醛的检测!

2.27.1 模块来源

采购链接：

GY-SGP30 气体传感器 空气质量 TVOC eCO2 二氧化碳测量甲醛模块

资料下载链接：

「SPG30 STM32F051测试程序.zip」

2.27.2 规格参数

工作电压：3.3V
工作电流：40mA
输出方式: IIC
管脚数量：4 Pin

2.27.3 移植过程

我们的目标是在梁山派GD32F470上能够测量甲醛。首先要获取资料，查看数据手册应如何实现，再移植至我们的工程。

2.27.3.1 查看资料

简介
SGP30是一款单一芯片上具有多个传感元件的金属氧化物室内气体传感器，内部集成4个气体传感元件，具有完全校准的空气质量输出信号，主要是对空气质量进行检测。可以输出：
TVOC（Total Volatile Organic Compounds，总挥发性有机物），量程为060000ppb；CO2浓度，量程40060000ppm。

在这里插入图片描述
SGP30的传感（MEMS）部分基于金属氧化物（MOx）纳米颗粒的加热膜。气敏材料——金属氧化物颗粒上吸附的氧气与目标气体发生反应，从而释放出电子。这导致由传感器测量的金属氧化物层的电阻发生改变。简而言之，还原性气体的出现造成气敏材料表面氧浓度降低，改变了半导体的电阻（或电导率）。后续通过电路（ASIC）部分对电阻进行检测、信号处理与转换等，最终获取到气体值。
时序
I2C从机地址是0X58，由于地址只用到了7bit，最高位未使用，最低位为判断是读还是写，为0是读，为1是写，所以：

  • 对于写SGP30，地址为(0X58 << 1) = 0XB0
  • 对于读SGP30，地址为((0X58 << 1)) | 0X01 = 0XB1
    在这里插入图片描述
    SGP30的命令都是双字节的，先发高位。有如下命令：
    在这里插入图片描述
    常用的有两个，一个是0x2003为初始化SGP30命令，另一个0x2008为获取空气质量值命令。
    SGP30获取的数据格式为：2位CO2数据+1位CO2的CRC校验+2位TVOC数据+1位TVOC的CRC校验。模块上电需要15s左右初始化，在初始化阶段读取的CO2浓度为400ppm，TVOC为0ppd且恒定不变。因此上电后一直读，直到TVOC不为0并且CO2不为400，SGP30模块才初始化完成。
    初始化完成后刚开始读出数据会波动比较大，属于正常现象，一段时间后会逐渐趋于稳定。气体类传感器比较容易受环境影响，测量数据出现波动是正常的，可以添加滤波函数进行滤波。

2.27.3.2 引脚选择

在这里插入图片描述

2.27.3.3 移植至工程

移植步骤中的导入.c和.h文件与上一节相同，只是将.c和.h文件更改为bsp_sgp30.c与bsp_sgp30.h。见2.2.3.3 移植至工程。这里不再过多讲述。移植完成后面修改相关代码。
在文件bsp_sgp30.c中，编写如下代码。

/********************************************************************************
  * 文 件 名: bsp_sgp30.c
  * 版 本 号: 初版
  * 修改作者: LC
  * 修改日期: 2022年04月28日
  * 功能介绍:          
  ******************************************************************************
  * 开发板官网：www.lckfb.com        
*********************************************************************************/

#include "bsp_sgp30.h"
#include "bsp_usart.h"
#include "stdio.h"
#include "systick.h"


/******************************************************************
 * 函 数 名 称：SGP30_GPIO_Init
 * 函 数 说 明：SGP30的引脚初始化
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：只是引脚初始化，真正初始化： SGP30_Init
******************************************************************/
void SGP30_GPIO_Init(void)
{
  /* 使能时钟 */
    rcu_periph_clock_enable(RCU_SCL);
        rcu_periph_clock_enable(RCU_SDA);
    
        /* 配置SCL为输出模式 */
        gpio_mode_set(PORT_SCL,GPIO_MODE_OUTPUT,GPIO_PUPD_PULLUP,GPIO_SCL);
        /* 配置为推挽输出 50MHZ */
        gpio_output_options_set(PORT_SCL,GPIO_OTYPE_OD,GPIO_OSPEED_50MHZ,GPIO_SCL);
        
        /* 配置SDA为输出模式 */
        gpio_mode_set(PORT_SDA,GPIO_MODE_OUTPUT,GPIO_PUPD_PULLUP,GPIO_SDA);
        /* 配置为推挽输出 50MHZ */
        gpio_output_options_set(PORT_SDA,GPIO_OTYPE_OD,GPIO_OSPEED_50MHZ,GPIO_SDA);
}


/******************************************************************
 * 函 数 名 称：IIC_Start
 * 函 数 说 明：IIC起始时序
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void IIC_Start(void)
{
        SDA_OUT();
        
        SDA(1);
        delay_us(5);
        SCL(1); 
        delay_us(5);
        
        SDA(0);
        delay_us(5);
        SCL(0);
        delay_us(5);
                       
}
/******************************************************************
 * 函 数 名 称：IIC_Stop
 * 函 数 说 明：IIC停止信号
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void IIC_Stop(void)
{
        SDA_OUT();
        SCL(0);
        SDA(0);
        
        SCL(1);
        delay_us(5);
        SDA(1);
        delay_us(5);
        
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：IIC_Send_Ack
 * 函 数 说 明：主机发送应答或者非应答信号
 * 函 数 形 参：0发送应答  1发送非应答
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void IIC_Send_Ack(unsigned char 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 数 名 称：I2C_WaitAck
 * 函 数 说 明：等待从机应答
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：0有应答  1超时无应答
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
unsigned char I2C_WaitAck(void)
{
        
        char ack = 0;
        unsigned char ack_flag = 10;
        SCL(0);
        SDA(1);
        SDA_IN();
        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 数 名 称：Send_Byte
 * 函 数 说 明：写入一个字节
 * 函 数 形 参：dat要写人的数据
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void Send_Byte(uint8_t dat)
{
        int i = 0;
        SDA_OUT();
        SCL(0);//拉低时钟开始数据传输
        
        for( i = 0; i < 8; i++ )
        {
                SDA( (dat & 0x80) >> 7 );
                __nop();
                SCL(1);
                delay_us(5);
                SCL(0);
                delay_us(5);
                dat<<=1;
        }        
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Read_Byte
 * 函 数 说 明：IIC读时序
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：读到的数据
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
unsigned char Read_Byte(void)
{
        unsigned char i,receive=0;
        SDA_IN();//SDA设置为输入
    for(i=0;i<8;i++ )
        {
        SCL(0);
        delay_us(5);
        SCL(1);
        delay_us(5);
        receive<<=1;
        if( SDA_GET() )
        {        
            receive|=1;   
        }
        delay_us(5); 
    }                                         
        SCL(0); 
  return receive;
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：SGP30_Write
 * 函 数 说 明：SGP30写命令
 * 函 数 形 参：regaddr_H命令高8位   regaddr_L命令低8位
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void SGP30_Write_cmd(uint8_t regaddr_H, uint8_t regaddr_L)
{
  IIC_Start();
  Send_Byte(0XB0); //发送器件地址+写指令
  I2C_WaitAck();
  Send_Byte(regaddr_H);           //发送控制地址
  I2C_WaitAck();
  Send_Byte(regaddr_L);    //发送数据
  I2C_WaitAck();
  IIC_Stop();
  delay_1ms(100);
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：
 * 函 数 说 明：
 * 函 数 形 参：
 * 函 数 返 回：
 * 作       者：LC
 * 备       注：SGP30获取的数据格式为：2位CO2数据+1位CO2的CRC校验+2位TVOC数据+1位TVOC的CRC校验。                
                模块上电需要15s左右初始化，在初始化阶段读取的CO2浓度为400ppm，TVOC为0ppd且恒定不变。
                因此上电后一直读，直到TVOC不为0并且CO2不为400，SGP30模块才初始化完成。
                初始化完成后刚开始读出数据会波动比较大，属于正常现象，一段时间后会逐渐趋于稳定。
                气体类传感器比较容易受环境影响，测量数据出现波动是正常的，可以添加滤波函数进行滤波。
******************************************************************/
uint32_t SGP30_Read(void)
{
  uint32_t dat;
  uint8_t crc;
    
  IIC_Start();
  Send_Byte(0XB1); //发送器件地址+读指令
  I2C_WaitAck();
    
  dat = Read_Byte();//CO2数据高8位
  IIC_Send_Ack(0);
  dat <<= 8;
    
  dat += Read_Byte();//CO2数据低8位
  IIC_Send_Ack(0);
    
  crc = Read_Byte(); //CO2的CRC校验
  IIC_Send_Ack(0);
  crc = crc;
    

  dat <<= 8;
  dat += Read_Byte();//TVOC数据高8位
  IIC_Send_Ack(0);
  
  dat <<= 8;
  dat += Read_Byte();//TVOC数据低8位
  IIC_Send_Ack(1);
  
  IIC_Stop();
  return(dat);
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：SGP30_Init
 * 函 数 说 明：SGP30初始化
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void SGP30_Init(void)
{
  SGP30_GPIO_Init();
  SGP30_Write_cmd(0x20, 0x03);
}


  • 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

在文件bsp_sgp30.h中，编写如下代码。

#ifndef _BSP_SGP30_H_
#define _BSP_SGP30_H_

#include "gd32f4xx.h"


//端口移植
#define RCU_SDA RCU_GPIOB
#define PORT_SDA GPIOB
#define GPIO_SDA GPIO_PIN_8

#define RCU_SCL RCU_GPIOB
#define PORT_SCL GPIOB
#define GPIO_SCL GPIO_PIN_9

//设置SDA输出模式
#define SDA_OUT()        gpio_mode_set(PORT_SDA,GPIO_MODE_OUTPUT,GPIO_PUPD_PULLUP,GPIO_SDA)
//设置SDA输入模式
#define SDA_IN()        gpio_mode_set(PORT_SDA,GPIO_MODE_INPUT,GPIO_PUPD_PULLUP,GPIO_SDA)
//获取SDA引脚的电平变化
#define SDA_GET()        gpio_input_bit_get(PORT_SDA,GPIO_SDA)
//SDA与SCL输出
#define SDA(x)          gpio_bit_write(PORT_SDA,GPIO_SDA, (x?SET:RESET))
#define SCL(x)          gpio_bit_write(PORT_SCL,GPIO_SCL, (x?SET:RESET))

void SGP30_Init(void);
uint32_t SGP30_Read(void);
void SGP30_Write_cmd(uint8_t a, uint8_t b);

#endif


  • 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

2.27.4 移植验证
在自己工程中的main主函数中，编写如下。

/********************************************************************************
  * 文 件 名: main.c
  * 版 本 号: 初版
  * 修改作者: LC
  * 修改日期: 2022年04月19日
  * 功能介绍:          
  ******************************************************************************
  * 注意事项:
*********************************************************************************/

#include "gd32f4xx.h"
#include "systick.h"
#include <stdio.h>
#include "main.h"
#include "sys.h"
#include "bsp_usart.h"
#include "bsp_sgp30.h"


/************************************************
函数名称 ： main
功    能 ： 主函数
参    数 ： 无
返 回 值 ： 无
作    者 ： LC
*************************************************/
int main(void)
{
        uint32_t CO2Data, TVOCData;  //定义CO2浓度变量与TVOC浓度变量
        uint32_t sgp30_dat;          //定义SGP30读取到的数据
    
        nvic_priority_group_set(NVIC_PRIGROUP_PRE2_SUB2);  // 优先级分组
        systick_config();                                                  // 滴答定时器初始化
        usart_gpio_config(9600U);                                          // 串口0初始化
        SGP30_Init();
        delay_1ms(100);

    while(1) 
        {
                SGP30_Write_cmd(0x20,0x08);
                sgp30_dat = SGP30_Read();                  //读取SGP30的值
                CO2Data = (sgp30_dat & 0xffff0000) >> 16;  //获取CO2的值
                TVOCData = sgp30_dat & 0x0000ffff;         //获取TVOC的值
                printf("CO2 : %0.2d\r\nTVOC : %0.2d\r\n",CO2Data,TVOCData);
                delay_1ms(1000);
    }
}


  • 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
移植现象：

  • 1

在这里插入图片描述
移植成功示例，见文件2.27.4-1 。

声明：本文内容由网友自发贡献，不代表【wpsshop博客】立场，版权归原作者所有，本站不承担相应法律责任。如您发现有侵权的内容，请联系我们。转载请注明出处：https://www.wpsshop.cn/w/不正经/article/detail/604101
推荐阅读
相关标签

Copyright © 2003-2013 www.wpsshop.cn 版权所有，并保留所有权利。

  

闽ICP备14008679号