STM32第七课：KQM6600空气质量传感器

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需求

能够在串口实时显示当前的VOC（挥发性有机化合物），甲醛和Co2浓度。

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一、KQM6600模块及接线方法

KQM6600TAUs型空气质量检测模块，使用MEMS VOC传感器件作为检测空气中有机化合物气体（VOC）的模块。UART通信数据输出，根据VOC数据计算和等效甲醛，CO2输出。其具有体积小，功耗低，灵敏度高，响应速度快等居多优点，广泛应用在空气质量检
测及控制领域。

要注意该模块的电压和波特率。

由官方的说明书可知，只需在将该模块的（V）供电，（A）TX和（G）GND三个引脚接到板子上即可。

本次例程由于没有使用SD卡模块，所以选择将KQM6600模块的数据传输到UART4上，只需将该模块的A（TX）接到PC11即可。

二、模块配置流程

1.环境

1.首先要保证串口1能够将接收到的实时数据发送到串口上。
2.还要对printf进行重定向，让其能够打印到串口上。（详情见STM32第三课：串口调试）
代码如下：
usart.c

#include "usart.h"
#include "stdio.h"

void Usart1_Config()
{
	  //开时钟：GPIOA，USART1
	  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1|RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
	  //配置对应的IO口 PA9（tx）:复用推挽 PA10（RX）：浮空输入
	    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
		GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
		GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
		GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
		GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);
		GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
		GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
		GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);
	  //配置串口1    8数据位，0校验位，1停止位，波特率115200
		USART_InitTypeDef USART_InitStruct = {0};//可以通过结构体类型跳转
		USART_InitStruct.USART_BaudRate = 115200;//波特率
		USART_InitStruct.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//硬件控制流不开
		USART_InitStruct.USART_Mode = USART_Mode_Tx|USART_Mode_Rx;//打开发送和接收
		USART_InitStruct.USART_Parity = USART_Parity_No;
		USART_InitStruct.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
		USART_InitStruct.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
		USART_Init(USART1,&USART_InitStruct);
		USART_Cmd(USART1,ENABLE);
  //配置串口1的中断
	//在串口1产生接收的时候，会产生中断，我们直接去中断函数里面处理就可以了
	//选择串口1的中断原因
    USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE);//USART1->CR1 |= 0x1<<5;//使能串口1的接收非空中断
	NVIC_SetPriority(USART1_IRQn,7);//设置优先级0~15
	NVIC_EnableIRQ(USART1_IRQn);//使能中断通道
}

void SendData(uint8_t data)
{
	while((USART1->SR&0x01<<6)==0){}//等待上次发送完成
	USART1->DR = data;//发送数据
}

int fputc(int ch, FILE *f)
{
	//printf函数最终会跳转到这里来运行
	while((USART1->SR&0x1<<6)==0);
	//发送数据
	USART1->DR = (uint8_t)ch;
  return ch;
}


void USART1_IRQHandler(void)
{
	uint8_t data=0;
	if((USART1->SR&0x1<<5)!=0)
	{//执行该中断函数的原因有很多，所以判断一下是不是接收导致的
		//接收数据
		data = USART_ReceiveData(USART1);//读操作，同时也是清空中断标志位
		USART_SendData(USART1, data); 
	}
}
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usart.h

#ifndef _USART_H_
#define _USART_H_
#include "stm32f10x.h"
#include "stdio.h"

void Usart1_Config();
void SendData(uint8_t data);
int fputc(int ch, FILE *f);


#endif
		
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2.配置时钟和IO

首先创建一个kqm.c.h文件用来专门配置该模块
和串口1一样，只不过要注意此时是UART4，引脚为PC11。

	//开时钟 U4 PC11RX
	 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC,ENABLE);
	 RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_UART4,ENABLE);
	//配置io
	    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
		GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
		GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11;
		GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	 	GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStruct);
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3.配置串口初始化，使能以及中断

初始化要将波特率改为9600，然后只用打开接收就行，其他与串口1一样。
使能就不说了，改个参数就行。
中断也一样，只用改改参数。

	//配置串口  波特率9600 数据位8，校验位0，停止位1
		USART_InitTypeDef USART_InitStruct = {0};//可以通过结构体类型跳转
		USART_InitStruct.USART_BaudRate = 9600;//波特率
		USART_InitStruct.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//硬件控制流不开
		USART_InitStruct.USART_Mode = USART_Mode_Rx;//打开接收
		USART_InitStruct.USART_Parity = USART_Parity_No;
		USART_InitStruct.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
		USART_InitStruct.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
		USART_Init(UART4,&USART_InitStruct);
	//使能串口
		USART_Cmd(UART4,ENABLE);
	//配置串口4的中断(采用中断接收)
      USART_ITConfig(UART4,USART_IT_RXNE,ENABLE);//使能串口4	的接收非空中断
	  USART_ITConfig(UART4,USART_IT_IDLE,ENABLE);//总线空闲中断
	  NVIC_SetPriority(UART4_IRQn,7);//设置优先级0~15
	  NVIC_EnableIRQ(UART4_IRQn);//使能中断通道
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4.中断函数

依旧是先去启动文件中找到该串口的中断函数复制过来。
然后使用USART_GetITStatus函数进行标志位判断，若为1则代表传输完成。
由于数据位为8位所以此时需要定义一个数组来存放这8位数组。
还需要定义一个参数来计数，每当存放够8位时，清0，再从头开始覆盖存入数据。此刻就完成了8位数据获取。

	uint8_t data=0;
	//判断接收中断是否发生
	if(USART_GetITStatus(UART4,USART_IT_RXNE)==SET)
	{
		data = UART4->DR;
		u4recive[u4count]=data;
		u4count++;
		u4count%=8;
		
		//USART1->DR = data;//回显
	}
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为了判断该模块是否传输完数据，此时我们要使用一个新的知识：中断空闲
USART_GetITStatus(UART4,USART_IT_IDLE)
当结尾时IDLE时就代表此时判断的是中断空闲。
当中断空闲被置为1时，就代表示总线空闲，8位数据传完了，接收完毕。此时想要清理中断空闲的话，需要先读SR再读DR。
然后在设置一个标志位u4flag，将其置为1代表接收完毕。

	//触发空闲中断，表示总线空闲，接收完毕
	if(USART_GetITStatus(UART4,USART_IT_IDLE)==SET)
	{
		data = UART4->SR;//清理空闲中断，先读SR再读DR
		data = UART4->DR;
		u4flag=1;
	}
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三、数据处理

先判断标志位u4flag是否为0，若为0这直接退出，不进入数据处理函数。

由手册可知，该模块有预热操作，为了屏蔽掉预热操作的数据，此时需要判断传输过来的8位数组，检查是否每位都为0xff，只要有一位不是就继续进行，否则向串口打印‘数据预热’。

	if(u4flag==0)
	{
		return 0;
	}
	u4flag=0;
	 for(i=1;i<7;i++)
	{
		if(u4recive[i]!=0xff)
		{
			break;
		}
	}
	if(i==7)
	{
		u4count=0;
		printf("数据预热\r\n");
		memset(u4recive,0,102);
		return 0;
	}

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以上都没有问题之后，此时获取到的数组才是真正有用的数据。


由手册可知该数据的转换模式，照着做就行。记得用完将数据位和标志位都清零。

	voc=((u4recive[1]<<8)+u4recive[2])*0.11;
	ch2o = ((u4recive[3]<<8)+u4recive[4])*0.01;
	co2 = ((u4recive[5]<<8)+u4recive[6]);
	printf("VOC = %.1f PPM\r\n甲醛 = %.2f MG/M3\r\nCo2 = %.0fPPM\r\n",voc,ch2o,co2);
	u4count=0;
	memset(u4recive,0,102);
    return 0;
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最后记得将处理函数添加到主函数的while（1）死循环中。
由于串口4用到了串口1输出，所以在main函数的配置应在串口1的后面。

四、关键代码

main.c

#include "stm32f10x.h"
#include "usart.h"
#include "stdio.h"
#include "delay.h"
#include "kqm.h"
#include "string.h"

int main()
{
	NVIC_SetPriorityGrouping(5);//两位抢占两位次级
    Usart1_Config(); 
    Kqm_U4Config();
    while(1)
    {	
	  	KQM_DealData();
    }
}
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kqm.c

#include "stm32f10x.h"
#include "stdio.h"
#include "string.h"


float voc,ch2o,co2;
void Kqm_U4Config()
{
	//开时钟 U4 PC11RX
	 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC,ENABLE);
	 RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_UART4,ENABLE);
	//配置io
	    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
		GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
		GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11;
		GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	 	GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStruct);
	//配置串口  波特率9600 数据位8，校验位0，停止位1
		USART_InitTypeDef USART_InitStruct = {0};//可以通过结构体类型跳转
		USART_InitStruct.USART_BaudRate = 9600;//波特率
		USART_InitStruct.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//硬件控制流不开
		USART_InitStruct.USART_Mode = USART_Mode_Rx;//打开接收
		USART_InitStruct.USART_Parity = USART_Parity_No;
		USART_InitStruct.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
		USART_InitStruct.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
		USART_Init(UART4,&USART_InitStruct);
	//使能串口
		USART_Cmd(UART4,ENABLE);
	//配置串口4的中断(采用中断接收)
      USART_ITConfig(UART4,USART_IT_RXNE,ENABLE);//使能串口4	的接收非空中断
	  USART_ITConfig(UART4,USART_IT_IDLE,ENABLE);//总线空闲中断
	  NVIC_SetPriority(UART4_IRQn,7);//设置优先级0~15
	  NVIC_EnableIRQ(UART4_IRQn);//使能中断通道
}

uint8_t u4recive[102]={0};
uint8_t u4count=0;
uint8_t u4flag=0;
uint8_t i=0;


void UART4_IRQHandler(void)
{
	uint8_t data=0;
	//判断接收中断是否发生
	if(USART_GetITStatus(UART4,USART_IT_RXNE)==SET)
	{
		data = UART4->DR;
		u4recive[u4count]=data;
		u4count++;
		u4count%=8;
		
		//USART1->DR = data;//回显
	}
	//触发空闲中断，表示总线空闲，接收完毕
	if(USART_GetITStatus(UART4,USART_IT_IDLE)==SET)
	{
		data = UART4->SR;//清理空闲中断，先读SR再读DR
		data = UART4->DR;
		u4flag=1;
	}
	
}

uint8_t KQM_DealData()
{
	if(u4flag==0)
	{
		return 0;
	}
	u4flag=0;
	 for(i=1;i<7;i++)
	{
		if(u4recive[i]!=0xff)
		{
			break;
		}
	}
	if(i==7)
	{
		u4count=0;
		printf("数据预热\r\n");
		memset(u4recive,0,102);
		return 0;
	}

	voc=((u4recive[1]<<8)+u4recive[2])*0.11;
	ch2o = ((u4recive[3]<<8)+u4recive[4])*0.01;
	co2 = ((u4recive[5]<<8)+u4recive[6]);
	printf("VOC = %.1f PPM\r\n甲醛 = %.2f MG/M3\r\nCo2 = %.0fPPM\r\n",voc,ch2o,co2);
		u4count=0;
	  memset(u4recive,0,102);
		return 0;
}

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kqm.h

#ifndef _KQM_H_
#define _KQM_H_
#include "stm32f10x.h"
void Kqm_U4Config();
uint8_t KQM_DealData();

#endif
		
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其他代码遇上几节课一样。

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总结

1.学会了KQM6600空气质量传感器模块的接线和配置。
2.学会了使用空闲中断，以及数据的获取与处理。