基于I2C通信协议的AHT21B温湿度传感器数据采集

一、I2C简介

IIC(Inter－Integrated Circuit)总线是一种由 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。
• 这些信号中，起始信号是必需的，结束信号和应答信号，都可以不要。
• IIC 总线时序图如图所示：
  

二、“硬件I2C”与“软件I2C”

1、硬件I2C

硬件I2C是由I2C控制器实现各种时序和应答，是MCU内置的IIC硬件模块，接收发送都由硬件完成，占用MCU资源少，有中断处理对应芯片上的I2C外设，有专用的I2C管脚，有相应I2C驱动电路。

2、软件I2C

软件模拟I2C就意味着你要用软件模拟I2C的时序，并且要随时监控I2C总线上的各种状态并作出相应的回应，占用MCU资源，如果总线上的数据交换比较频繁，那cpu基本就不能做其他事情了，否则就会丢数据。

3、两者区别

• 硬件IIC用法比较复杂，模拟IIC的流程更清楚一些。

• 硬件IIC速度比软件快，并且可以用DMA

• 模拟IIC可以在任何管脚上，而硬件只能在固定管脚上。

三、AHT20温湿度传感器数据采集

1、任务要求

• 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）。

2、实验器材

① STM32最小核心板(STM32F103C8T6)
②奥松AHT21B温湿度传感器
③USB转TTL（ch340芯片）
④ IDE：keil5
⑤ 实验所用串口：USART1

3、主要代码

• 完整代码是在正点原子的I2C实验的库函数版本与奥松的AHT20的读取示例程序两者结合而成
• main.c

#include "delay.h"
#include "AHT20tem.h"
#include "sys.h"
#include "usart.h"

 int main(void)
 {	 	
    u32 CT_data[2];
    volatile float  c1=0,t1=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
    AHT20tem_init();    
	
	delay_ms(40);//刚上电，延时40ms才可以读取状态
	
	while(1)
	{
       
        delay_ms(1000);
        AHT20_Read_CTdata(CT_data);       //不经过CRC校验，直接读取AHT20的温度和湿度数据    推荐每隔大于1S读一次

        c1 = CT_data[0]*100*10/1024/1024;  //计算得到湿度值（放大了10倍）
        t1 = 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",(c1/10));
        printf("温度:%.1f度\r\n",(t1/10));
		printf("\r\n");
		delay_ms(1000);
        
	 }

}

4、烧录程序

• 将AHT21B温湿度传感器连接到stm32核心板上,对应接口如下：

AHT21B	stm32核心板
SCL	PB6
SDA	PB7
VCC	3.3V
GND	GND

• 效果展示
  常温下：
  
  用手捂住传感器后：
  

四、参考资料

1、https://blog.csdn.net/weixin_40774605/article/details/88399276
2、AHT20产品手册
3、正点原子I2C实验讲解视频
4、AHT20的读取示例程序
5、正点原子STM32F103最小系统板开发指南-库函数版本_V1.1