小熊派GD32开发（7）— 使用软件模拟I2C读取SHT30温湿度传感器-白红宇

小熊派GD32开发（7）— 使用软件模拟I2C读取SHT30温湿度传感器

阅读量：554 次

发布时间：2019-03-09

本文共 4536 字，大约阅读时间需要 15 分钟。

为了实现GD32开发板上使用软件模拟I2C读取SHT30温湿度传感器的功能，我们需要编写相应的驱动程序和应用程序。以下是详细的步骤说明：

一、编写软件模拟I2C驱动程序

初始化I2C引脚

在soft_i2c.c文件中，初始化I2C总线的时钟和数据线。

void IIC_Init(void) {
    rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOB);  // 启用GPIOB时钟
    gpio_init(GPIOB, GPIO_MODE_OUT_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_6);  // PB6（IIC_SCL）设置为推挽输出
    gpio_init(GPIOB, GPIO_MODE_OUT_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_7);  // PB7（IIC_SDA）设置为推挽输出
    gpio_bit_set(GPIOB, GPIO_PIN_6);  // 确保SCL引脚拉高
    gpio_bit_set(GPIOB, GPIO_PIN_7);  // 确保SDA引脚拉高
}

编写us延时函数

void delay_us(uint32_t nus) {
    uint32_t ticks;
    uint32_t told, tnow, tcnt = 0;
    uint32_t reload = SysTick->LOAD;  // 滴答定时器的重装载值
    ticks = nus * 120;  // 转换为对定时器节拍的计算
    told = SysTick->VAL;  // 刚进入函数时的计数器值
    while (1) {
        tnow = SysTick->VAL;
        if (tnow != told) {
            if (tnow < told) {
                tcnt += told - tnow;
            } else {
                tcnt += reload - tnow + told;
            }
            if (tcnt >= ticks) break;
            told = tnow;
        }
    }
}

实现I2C通信函数

启动I2C总线

void IIC_Start(void) {
    SDA_OUT();  // SDA引脚输出
    IIC_SDA(1);  // SDA拉高
    IIC_SCL(1);  // SCL拉高
    delay_us(4);  // 等待SCL和SDA稳定
    IIC_SDA(0);  // SDA拉低
    delay_us(4);  // 等待SCL和SDA稳定
    IIC_SCL(0);  // SCL拉低
}

结束I2C总线

void IIC_Stop(void) {
    SDA_OUT();  // SDA引脚输出
    IIC_SCL(0);  // SCL拉低
    IIC_SDA(0);  // SDA拉低
    delay_us(4);  // 等待SCL和SDA稳定
    IIC_SCL(1);  // SCL拉高
    delay_us(4);  // 等待SCL和SDA稳定
    IIC_SDA(1);  // SDA拉高
    delay_us(4);  // 等待SCL和SDA稳定
}

发送ACK和NACK

void IIC_ACK(void) {
    SDA_OUT();
    IIC_SCL(0);
    delay_us(2);
    IIC_SDA(0);
    delay_us(2);
    IIC_SCL(1);
    delay_us(2);
    IIC_SCL(0);
    delay_us(1);
}

void IIC_NACK(void) {
    SDA_OUT();
    IIC_SCL(0);
    delay_us(2);
    IIC_SDA(1);
    delay_us(2);
    IIC_SCL(1);
    delay_us(2);
    IIC_SCL(0);
    delay_us(1);
}

接收并处理ACK

uint8_t IIC_wait_ACK(void) {
    uint8_t t = 200;
    SDA_OUT();
    IIC_SDA(1);
    delay_us(1);
    IIC_SCL(0);
    delay_us(1);
    SDA_IN();  // 释放数据线
    delay_us(1);
    while (READ_SDA) {
        t--;
        delay_us(1);
        if (t == 0) {
            IIC_SCL(0);
            return 1;
        }
        delay_us(1);
    }
    delay_us(1);
    IIC_SCL(1);
    delay_us(1);
    IIC_SCL(0);
    delay_us(1);
    return 0;
}

发送和接收一个字节数据

void IIC_SendByte(uint8_t byte) {
    uint8_t BitCnt;
    SDA_OUT();
    IIC_SCL(0);
    for (BitCnt = 0; BitCnt < 8; BitCnt++) {
        if ((byte & 0x80) != 0) {
            IIC_SDA(1);
        } else {
            IIC_SDA(0);
        }
        byte <<= 1;
        delay_us(2);
        IIC_SCL(1);
        delay_us(2);
        IIC_SCL(0);
        delay_us(2);
    }
}

uint8_t IIC_RcvByte(void) {
    uint8_t retc = 0;
    uint8_t BitCnt;
    SDA_IN();
    delay_us(1);
    for (BitCnt = 0; BitCnt < 8; BitCnt++) {
        IIC_SCL(0);
        delay_us(2);
        IIC_SCL(1);
        retc = retc << 1;
        if (READ_SDA) {
            retc |= 1;
        }
        delay_us(1);
    }
    IIC_SCL(0);
    return retc;
}

二、编写SHT30应用程序

初始化SHT30传感器

uint8_t SHT3x_Init(void) {
    // 初始化传感器地址和其他配置
    return 0;
}

读取传感器编号

uint8_t SHT3x_ReadSerialNumber(uint32_t* serialNumber) {
    // 发送读取传感器编号命令并接收数据
    return 0;
}

单次读取温湿度数据

uint8_t SHT3x_Get_Humiture_single(double* Tem_val, double* Hum_val) {
    // 发送测量命令并接收数据
    return 0;
}

周期读取温湿度数据

uint8_t SHT3x_Get_Humiture_periodic(double* Tem_val, double* Hum_val) {
    // 设置为周期读取模式并读取数据
    return 0;
}

数据校验函数

uint8_t CheckCrc8(uint8_t* const message, uint8_t initial_value) {
    // CRC8校验
    return 0;
}

三、集成到主程序并上传到云端

主函数初始化

int main(void) {
    // 初始化系统时钟、UART、I2C等
    systick_config();
    LED_init();
    uart_init(115200);
    // 其他初始化
    printf("Hello world! \r\n");
    while (NB_Start()) {
        // 处理NBIoT模块的通信
    }
    // 初始化SHT30传感器
    if (0 == SHT3x_Init()) {
        printf("SHT3x_Init OK \r\n");
    } else {
        printf("SHT3x_Init ERR \r\n");
    }
    // 设置定时任务读取温湿度数据
    while (1) {
        if (update_flag == 1) {
            update_flag = 0;
            // 采集数据并上传到EMQ
            if (SHT3x_Get_Humiture_periodic(&Tem_val, &Hum_val) == 0) {
                // 生成数据包并发送
                // ...
            } else {
                printf("Get_Humiture ERR\r\n");
            }
        }
        // 处理NBIoT模块的收数据
    }
}

四、注意事项

延时函数：确保延时函数准确无误，避免I2C通信错误。

数据校验：在接收数据时进行CRC校验，确保数据完整性。

错误处理：增加错误处理逻辑，确保系统稳定运行。

定时任务：在多任务环境中，确保定时任务的正确执行。

云端通信：验证NBIoT模块的通信配置，确保数据能成功上传。

通过以上步骤，可以实现使用软件模拟I2C读取SHT30温湿度传感器的功能，并将数据上传到云端，完成一个完整的开发流程。

转载地址：http://qtqsz.baihongyu.com/

你可能感兴趣的文章