实验要求：
学习I2C总线通信协议，完成基于I2C硬件协议的AHT20温湿度传感器的数据采集，并将采集的温度-湿度值通过串口输出。具体任务：
1）解释什么是“软件I2C”和“硬件I2C”？（阅读野火配套教材的第4章“I2C–读写EEPROM”原理章节）
2）阅读AHT20数据手册，编程实现：每隔2秒钟采集一次温湿度数据，并通过串口发送到上位机（win10）。

一、I2C总线通信协议

1.I2C通讯协议简介

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。在计算机科学里，大部分复杂的问题都可以通过分层来简化。如芯片被分为内核层和片上外设；STM32标准库则是在寄存器与用户代码之间的软件层。对于通讯协议，我们也以分层的方式来理解，最基本的是把它分为物理层和协议层。物理层规定通讯系统中具有机械、电子功能部分的特性，确保原始数据在物理媒体的传输。协议层主要规定通讯逻辑，统一收发双方的数据打包、解包标准。简单来说物理层规定我们用嘴巴还是用肢体来交流，协议层则规定我们用中文还是英文来交流。

2.I2C工作模式

I2C 总线只有一个工作模式，时钟线 SCL 和数据线 SDA 之间的时序关系很简单直观：当空闲的时候，SDA 和 SCL 都是高电平，只有 SDA 变为低电平，接着 SCL 也变为低电平时，才开始 I2C 总线的数据传输。当 SDA 和 SCL 都变为低电平时，就是告诉总线上的所有接收设备数据包的传输开始了，在 SCL 变为低电平后，SDA 才发送第一个有效数据位，这称为开始条件。对于被传输的每一位，当 SCL 为低电平时在 SDA 上必须变为有效，该位是在 SCL 的上升沿对 SDA 上的数据位进行采样的，也必须一直保持有效直到 SCL 再次变为低电平，然后 SDA 就在 SCL 再次变为高电平之前传输下一位。最后，SCL 变为高电平，接着 SDA 也变为高电平，数据传输结束。这被称为结束条件。
具体工作原理参考
浅谈I2C总线
野火提供的资料《零死角玩转STM32—F103指南者》第24章I2C–读写EEPROM。

3.软件I2C和硬件I2C

硬件I2C：对应芯片上的I2C外设，有相应I2C驱动电路，其所使用的I2C管脚也是专用的，因而效率要远高于软件模拟的I2C；一般也较为稳定，但是程序较为繁琐。硬件I2C是直接调用内部寄存器进行配置；而软件I2C是没有寄存器这个概念的。
软件I2C：一般是使用GPIO管脚，用软件控制SCL,SDA线输出高低电平，模拟i2c协议的时序。
主要对比：
1.硬件I2C用法比较复杂，模拟IIC的流程更清楚一些。
2.硬件I2C速度比模拟快，并且可以用DMA
3.模拟I2C可以在任何管脚上，而硬件只能在固定管脚上0
软件I2c是程序员使用程序控制SCL,SDA线输出高低电平，模拟I2c协议的时序。一般较硬件I2c稳定，但是程序较为繁琐，但不难。
硬件I2c程序员只要调用i2c的控制函数即可，不用直接的去控制SCL,SDA高低电平的输出。但是有些单片机的硬件I2c不太稳定，调试问题较多。

二、AHT20温湿度传感器的数据采集

1.实验准备

使用器件:野火核心板STM32F103指南者
所需代码文件：https://github.com/Thee24LYJ/STM32_AHT20
在之前的资料包里下载裸机工程
将上述代码文件中的以下文件.c文件添加在USER文件目录下
在这里插入图片描述

添加文件路径：

主函数代码：

#include "delay.h"
#include "temhum.h"
#include "sys.h"
#include "usart.h"

 int main(void)
 {
    
    	 	
    u32 CT_data[2]={
    
    0};
    volatile float  hum=0,tem=0;     
     
    delay_init();	    	 //延时函数初始化	  
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级
    uart_init(115200);	 //串口初始化为115200

    temphum_init();     //ATH20初始化    
	
	while(1)
	{
    
    
        AHT20_Read_CTdata(CT_data);       //不经过CRC校验，直接读取AHT20的温度和湿度数据 

        hum = CT_data[0]*100*10/1024/1024;  //计算得到湿度值（放大了10倍）
        tem = CT_data[1]*200*10/1024/1024-500;//计算得到温度值（放大了10倍）

        printf("湿度:%.1f%%\r\n",(hum/10));
        printf("温度:%.1f度\r\n",(tem/10));
        printf("\r\n");
        delay_ms(1000);   
        delay_ms(1000);
	 }
}

2.管脚连线

AHT20芯片连接在STM32指南者开发板对应板块上，AHT20上的SCL端、SDA端、VCC端、GND端分别对应接B6、B7、3V3、GND。
在这里插入图片描述

3.最终结果

将hex文件烧录
在这里插入图片描述
最终结果
打开串口调试助手在途中对AHT20芯片哈气后温度明显上升

基于I2C的温湿度采集

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