本文内容:本文主要介绍I2C协议,以及用I2C口连接温湿度传感器AHT20,并通过串口显示温湿度数据到上位机。
一、何为I2C协议
(一)定义
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。
(二)I2C物理层
(1) 它是一个支持设备的总线。“总线”指多个设备共用的信号线。在一个 I2C 通讯总线中,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。
(2) 一个 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)。数据线即用来表示数据,时钟线用于数据收发同步。
(三)I2C协议层
I2C 的协议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环节。
下图为起始信号和停止信号
下图为数据有效性,只有在SCL处于高电平时,SDA的数据传输才是有效的。
下图为响应与非响应信号
(四)硬件I2C与软件I2C
1.硬件I2C
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
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。
当硬件I2C管脚不够用时,可以采用软件I2C
二、AHT20温湿度采集程序
想了解AHT20的相关资料,可以访问官网:
AHT20
主函数代码
#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include "bsp_i2c.h"
int main(void)
{
delay_init();
uart_init(115200); //串口通信波特率115200
IIC_Init();
while(1)
{
printf("温度湿度显示");
read_AHT20_once();
delay_ms(1500);
}
}
模块读取函数
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);
}
I2C读取及输出温湿度的函数
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
//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");
//根据温度和湿度的计算公式,计算后输出结果,通过串口发送到上位机显示
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");
}
三、运行效果
连接如下,PA9连到USB模块的RX,PA10连到USB模块的TX,SCL连接PB6,SDA连接PB7。
运行效果如下图
可以看到室内温度在20度左右,湿度在60左右,当把手放到模块上后,可以发现温度逐渐升高,达到23度,湿度也提高到70
四、总结
实验代码主要是参考其它大佬的,自己只是小做改动,大概了解到了AHT20是如何通过I2C协议一步步读取数据的。温湿度传感器感觉测得还算准,改变环境温度也会发生改变。