一、了解I2C总线协议
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什么是I2C协议
I2C 通讯协议(Inter－Integrated Circuit)是由 Phiilps 公司开发的，由于它引脚少，硬件实现简单，可扩展性强，不需要 USART、CAN 等通讯协议的外部收发设备，现在被广泛地使用在系统内多个集成电路(IC)间的通讯。 -
I2C 协议的物理层和协议层
①物理层
I2C是一个支持设备的总线。可连接多个 I2C 通讯设备，支持多个通讯主机及多个通讯从机。对于I2C 总线，只使用两条总线线路，一条双向串行数据线(SDA) ，一条串行时钟线(SCL)。
I2C 通讯设备常用连接方式（引用野火资料中的图）
②协议层主要是定义了通讯的起始和停止信号、数据有效性、响应、仲裁、时钟同步和地址广播等。
通讯的起始和停止信号
数据有效性
从图中可以看出I2C在通讯的时候，只有在SCL处于高电平时，SDA的数据传输才是有效的。SDA 信号线是用于传输数据，SCL 信号线是保证数据同步。
响应
当SDA传输数据后，接收方对接受到的数据进行一个应答。如果希望继续进行传输数据，则回应应答信号（低电平），否则回应非应答信号（高电平）。 -
I2C的两种方式——硬件I2C和软件I2C
①硬件I2C
直接利用 STM32 芯片中的硬件 I2C 外设。硬件I2C的使用
只要配置好对应的寄存器，外设就会产生标准串口协议的时序。在初始化好 I2C 外设后，只需要把某寄存器位置 1，此时外设就会控制对应的 SCL 及 SDA 线自动产生 I2C 起始信号，不需要内核直接控制引脚的电平。②软件I2C
直接使用 CPU 内核按照 I2C 协议的要求控制 GPIO 输出高低电平，从而模拟I2C。软件I2C的使用
需要在控制产生 I2C 的起始信号时，控制作为 SCL 线的 GPIO 引脚输出高电平，然后控制作为 SDA 线的 GPIO 引脚在此期间完成由高电平至低电平的切换，最后再控制SCL 线切换为低电平，这样就输出了一个标准的 I2C 起始信号。③两者的差别
硬件 I2C 直接使用外设来控制引脚，可以减轻 CPU 的负担。不过使用硬件I2C 时必须使用某些固定的引脚作为 SCL 和 SDA，软件模拟 I2C 则可以使用任意 GPIO 引脚，相对比较灵活。对于硬件I2C用法比较复杂，软件I2C的流程更清楚一些。如果要详细了解I2C的协议，使用软件I2C可能更好的理解这个过程。在使用I2C过程，硬件I2C可能通信更加快，更加稳定。
二、实现AHT20采集程序
- 了解AHT20芯片的相关信息
具体信息请到官方下载对应产品介绍文档，资料链接如下
http://www.aosong.com/class-36.html - 具体代码添加过程
在野火提供的示例代码中，打开一个只包含固件库的空项目。向工程中添加相关代码，添加代码的具体内容请参考下面链接：
https://blog.csdn.net/hhhhhh277523/article/details/111397514 - 主要代码的分析
①AHT20芯片的使用过程
②AHT20芯片读取数据void read_AHT20_once(void) { delay_ms(10); reset_AHT20();//重置AHT20芯片 delay_ms(10); init_AHT20();//初始化AHT20芯片 delay_ms(10); startMeasure_AHT20();//开始测试AHT20芯片 delay_ms(80); read_AHT20();//读取AHT20采集的到的数据 delay_ms(5); }void read_AHT20(void) { uint8_t i; for(i=0; i<6; i++) { readByte[i]=0; } I2C_Start();//I2C启动 I2C_WriteByte(0x71);//I2C写数据 ack_status = Receive_ACK();//收到的应答信息 readByte[0]= I2C_ReadByte();//I2C读取数据 Send_ACK();//发送应答信息 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();//I2C停止函数 //判断读取到的第一个字节是不是0x08，0x08是该芯片读取流程中规定的，如果读取过程没有问题，就对读到的数据进行相应的处理 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("读取失败！！！"); } printf("\r\n"); //根据AHT20芯片中，温度和湿度的计算公式，得到最终的结果，通过串口显示 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"); } - 结果显示
补充内容：
温湿度传感器接法
由于本程序采用的软件I2C实现的，采用GPIO引脚是PB6，PB7。具体定义代码如下
#define SDA_IN() {GPIOB->CRL&=0X0FFFFFFF;GPIOB->CRL|=(u32)8<<28;}
#define SDA_OUT() {GPIOB->CRL&=0X0FFFFFFF;GPIOB->CRL|=(u32)3<<28;}
#define IIC_SCL PBout(6) //SCL
#define IIC_SDA PBout(7) //SDA
#define READ_SDA PBin(7)
所以，SCL连接PB6，SDA连接PB7。
如果采用硬件I2C进行实现，可以查看关于STM32的原理图，可以看到硬件I2C接口，野火stm32mini开发板的I2C接口是PA2，PA3，要实现硬件I2C读取数据，就根据上面使用的方式进行配置，就可以完成通讯。
三、总结
主要是对于I2C协议进行通信的一个过程理解，如果不太理解这个协议，对于代码内容就会看不懂。同时，对于AHT20芯片读取数据的过程也要有一个比较清晰的认识，才能看懂代码中是如何进行读取的。这个过程，自己还是花了很久的时间，才完成的。最开始，自己对于I2C协议内容和芯片不太了解的时候，一直读不出温度和湿度值，就以为代码存在问题，最终，通过对I2C协议和芯片的了解过后，发现代码并没有存在问题。此时，更换了传感器后，就能够读取到正确的数值，这才明白原来是传感器出现了问题。