HaaS EDU场景式应用学习 - 温湿度计

1、实验介绍

本实验主要介绍温湿度计的实现，本产品板载了温湿度传感器SI7006。该传感器不但能测量温度，还能测量相对湿度。

本实验将向大家介绍如何使用haas1000来读取SI7006数字温湿度传感器，从而得到环境温度和相对湿度等信息，并把从温湿度值显示在OLED模块上。

开始学习之前我们先看一下显示效果，如下图所示：

 

 

2、涉及知识点

• I2C通信原理
• SI7006光照与接近传感器原理
• OLED绘图
   

2.1、I2C通信原理

IIC总线是一种最早由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。它是由数据线SDA和时钟SCL构成的串行总线，可发送和接收数据。在CPU与被控IC之间、IC与IC之间进行双向传送，高速IIC总线一般可达400kbps以上。

I2C总线在传送数据过程中共有三种类型信号， 它们分别是：开始信号、结束信号和应答信号。

开始信号：SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，开始传送数据。

结束信号：SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变，结束传送数据。

应答信号：接收数据的IC在接收到8bit数据后，向发送数据的IC发出特定的低电平脉冲，表示已收到数据。CPU向受控单元发出一个信号后，等待受控单元发出一个应答信号，CPU接收到应答信号后，根据实际情况作出是否继续传递信号的判断。若未收到应答信号，由判断为受控单元出现故障。

波形如下图：

 

2.2、SI7006传感器简介

  SI7006 是Silicon Lab公司推出的一款相对湿度及温度传感器，其结合了工厂校准湿度和温度传感器元件、模拟-数字转换器，信号处理和一个I2C主机接口。使用业界标准低K电介质聚合物提供了出色的精度和长期稳定性，同时具有低漂移和低滞后。同时其创新的CMOS设计还使其具备很低的功耗。

特征：

• 相对湿度传感器：
• ±5％RH（最大）@ 0-80％RH的
• 温度传感器：
• ±1.0℃的精确度（最大）@ -10至+ 85°C
• 0至100％RH的工作范围内
• 可达-40至+125°C的工作范围
• 工作电压范围宽（1.9〜3.6V）
• 低功耗：2.2μW平均功率为3.3V和每秒1个样本
• I2C主机接口
• 片上集成加热器
• 采用3mm x 3mm QFN封装
• 卓越的长期稳定性
• 支持工厂校准
• 在回流和运行寿命的保护
• 防止污染的灰尘，污垢，日用化工和其它液体

 

应用：

• 资产和货物跟踪
• 汽车气候控制和去雾
• 婴儿监视器
• 持续气道正压通气（CPAP）机
• 洪水和水检测
• 煤气，火灾和烟雾探测器
• 手机/智能手机
• 工业HVAC / R
• 笔记本电脑/平板电脑
• 激光打印机
• 微环境/数据中心
• PLC和IO模块
• 远程遥测装置
• 平板电脑
• 测试和测量
• 恒温/恒湿
• 通风和空调系统
• 气象站
• 风力发电逆变器
• 挡风玻璃和后视镜系统
• 无线基站
• 无线传感器网络

 

2.3、OLED绘图

参考上一实验。

 

3、软硬件环境准备

3.1、硬件

• 开发用电脑一台
• HaaS EDU K1开发板一个 （开发板内置SI7006传感器）
• USB Type-C 数据线一根

 

3.2、软件

"温湿度计"功能已经包含在edu_demo应用中，并且包含在发布版本中。每次重启系统切换屏幕即可看到温度及相对湿度等信息。

3.2.1、固件版本

版本号：VER 1.0.0

 

3.2.2、代码路径

下载代码

git clone https://github.com/alibaba/AliOS-Things.git -b dev_3.1.0_haas

对于国内用户，为避免从github下载速度较慢，可以从gitee上下载。

git clone https://gitee.com/alios-things/AliOS-Things.git -b dev_3.1.0_haas

 

编译

进入代码的顶层目录如AliOS-Things进行编译。可以直接编译application/example/目录下的demo app，或者自己开发的app。下面以编译helloworld_demo为例。

aos make edu_demo@haaseduk1 -c config

aos make

 

首页屏需要用到的文件相对路径如下：

application/example/edu_demo/k1_apps/homepage/homepage.c

application/example/edu_demo/k1_apps/homepage/homepage.h

application/example/edu_demo/app_entry.c

 

烧录方法

见开发环境章节

 

3.2.3、上手把玩

实验运行结果如下：

第一行显示为温度，单位为摄氏度，第二行显示为湿度值，单位为%

如下图：

 

4、硬件设计

在本实验中，SI7006贴片在主板上，中间I2C与MCU通信，原理图如下所示：

EDU SI7006部分原理图

5、软件设计

5.1、应用代码部分

文件路径如下：

application/example/edu_demo/k1_apps/humiture/humiture.c

application/example/edu_demo/k1_apps/humiture/humiture.h

        si7006_getTempHumidity(&hump, &temp);

        sprintf(temp_str, "T:%5.1fC", temp);

        sprintf(hump_str, "H:%5.1f%%", hump);



        OLED_Icon_Draw(14, 4, &icon_thermometer_24_24, 0);

        OLED_Icon_Draw(14, 36, &icon_hygrometer_24_24, 0);



        OLED_Icon_Draw(2, 24, &icon_skip_left, 0);

        OLED_Icon_Draw(122, 24, &icon_skip_right, 0);



        OLED_Show_String(42, 8, temp_str, 16, 1);

        OLED_Show_String(42, 40, hump_str, 16, 1);



        OLED_Refresh_GRAM();

        aos_msleep(500);

5.2、驱动部分

文件路径如下：

components/peripherals/sensor/drv/drv_temp_humi_si_si7006.c

驱动代码整体主要分为三部分：

• 获取产品ID
• 获取温度值
• 获取湿度值

void si7006_getID(uint8_t *id_buf)

{

    uint8_t reg[4]  = {Si7006_READ_ID_LOW_0,Si7006_READ_ID_LOW_1,Si7006_READ_ID_HIGH_0,Si7006_READ_ID_HIGH_1};



    hal_i2c_master_send(&i2c_dev, i2c_dev.config.dev_addr, reg, 2, 1000);

    aos_msleep(30);

    hal_i2c_master_recv(&i2c_dev, i2c_dev.config.dev_addr, id_buf, 4, 1000);



    hal_i2c_master_send(&i2c_dev, i2c_dev.config.dev_addr, &reg[2], 2, 1000);

    aos_msleep(30);

    hal_i2c_master_recv(&i2c_dev, i2c_dev.config.dev_addr, &id_buf[4], 4, 1000);



    return;

}



bool si7006_getTemperature(float *temperature)

{

    uint8_t reg  = Si7006_MEAS_TEMP_NO_MASTER_MODE;

    uint8_t read_data[2] = {0};

    unsigned int value;



    hal_i2c_master_send(&i2c_dev, i2c_dev.config.dev_addr, &reg, 1, 1000);

    aos_msleep(30);

    hal_i2c_master_recv(&i2c_dev, i2c_dev.config.dev_addr, read_data, 2, 1000);

    value = (read_data[0] << 8) | read_data[1];

    LOGI("APP", "%0x -- %0x -->0x%x\n", read_data[0],read_data[1],value);

    // A temperature measurement will always return XXXXXX00 in the LSB field.

    if (value & 0xFFFC)

    {

        *temperature = (175.72f * (float)value) / 65536.0f - 46.85f;

        LOGI("APP", "temperature: %2f \n", *temperature);

    }

    else

    {

        LOGI("APP", "Error on temp\n");

        return 1;

    }

    return 0;

}



/*

i2c – the i2c device

dev_addr – device address

mem_addr – mem address

mem_addr_size – mem address

data – i2c master send data

size – i2c master send data size

*/

bool si7006_getHumidity(float *humidity)

{

    uint8_t reg  = Si7006_MEAS_REL_HUMIDITY_NO_MASTER_MODE;

    uint8_t read_data[3] = {0};

    unsigned int value;



    hal_i2c_master_send(&i2c_dev, i2c_dev.config.dev_addr, &reg, 1, 1000);



    aos_msleep(30);



    hal_i2c_master_recv(&i2c_dev, i2c_dev.config.dev_addr, read_data, 2, 1000);

    value = (read_data[0] << 8) | read_data[1];

    LOGI("APP", "%0x -- %0x -->0x%x\n", read_data[0],read_data[1],value);

    if (value & 0xFFFE)

    {

        *humidity = ((125.0f * (float)value ) / 65535.0f) - 6.0f;

        LOGI("APP", "humidity: %f \n", *humidity);

    }

    else

    {

        LOGI("APP", "Error on humidity\n");

        return 1;

    }

    return 0;

}



//get temp and humidity

void si7006_getTempHumidity(float *humidity, float *temperature)

{

    si7006_getTemperature(temperature);

    si7006_getHumidity(humidity);

}

6、开发者技术支持

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