12.RTT-IIC设备-AHT10温湿度传感器
本系列博客更新结束啦！
完结啦！！！撒花！！！关于RTT的设备和驱动专题更新完毕啦，本期是最后一期。
一段学习旅途的结束意味着下一段学习冒险的开始。虽然本系列结束更新了但是博主还是会不定时更新一些基于rtt的好玩小项目，愿各位爱好者们继续保持对嵌入式的热爱！
1.I2C 简介
I2C（Inter Integrated Circuit）总线是 PHILIPS 公司开发的一种半双工、双向二线制同步串行总线。I2C 总线传输数据时只需两根信号线，一根是双向数据线 SDA（serial data），另一根是双向时钟线 SCL（serial clock）。SPI 总线有两根线分别用于主从设备之间接收数据和发送数据，而 I2C 总线只使用一根线进行数据收发。
I2C 和 SPI 一样以主从的方式工作，不同于 SPI 一主多从的结构，它允许同时有多个主设备存在，每个连接到总线上的器件都有唯一的地址，主设备启动数据传输并产生时钟信号，从设备被主设备寻址，同一时刻只允许有一个主设备。如下图所示：
如下图所示为 I2C 总线主要的数据传输格式：
2.AHT10温湿度传感器简介
AHT10是新一代温湿度传感器，传感器输出经过标定的数字信号，通过IIC通讯方式输出。其配有一个全新设计的 ASIC专用芯片、一个经过改进的MEMS半导体电容式湿度传感元件和一个标准的片上温度传感元件，大大提升了传感器的可靠性，在恶劣环境下稳定工作。
温度范围为： 测量范围为 -40 ℃ ~+ 85 ℃ 精度±0.5℃
3.硬件配置
虽然引脚和硬件IIC一致但是RTT使用的还是软件GPIO模拟IIC，只是碰巧使用了硬件IIC的引脚。
4.代码
/*
* Copyright (c) 2006-2021, RT-Thread Development Team
*
* SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
*
* Change Logs:
* Date Author Notes
* 2022-12-05 ZXY the first version
*/
/*
* 程序清单：这是一个 I2C 设备使用例程
* 例程导出了 i2c_aht10_sample 命令到控制终端
* 命令调用格式：i2c_aht10_sample i2c1
* 命令解释：命令第二个参数是要使用的I2C总线设备名称，为空则使用默认的I2C总线设备
* 程序功能：通过 I2C 设备读取温湿度传感器 aht10 的温湿度数据并打印
*/
#include
#include
#define AHT10_I2C_BUS_NAME "i2c1" /* 传感器连接的I2C总线设备名称 */
#define AHT10_ADDR 0x38 /* 从机地址 */
#define AHT10_CALIBRATION_CMD 0xE1 /* 校准命令 */
#define AHT10_NORMAL_CMD 0xA8 /* 一般命令 */
#define AHT10_GET_DATA 0xAC /* 获取数据命令 */
static struct rt_i2c_bus_device *i2c_bus = RT_NULL; /* I2C总线设备句柄 */
static rt_bool_t initialized = RT_FALSE; /* 传感器初始化状态 */
/* 写传感器寄存器 */
static rt_err_t write_reg(struct rt_i2c_bus_device *bus, rt_uint8_t reg, rt_uint8_t *data)
{
rt_uint8_t buf[3];
struct rt_i2c_msg msgs;
rt_uint32_t buf_size = 1;
buf[0] = reg; //cmd
if (data != RT_NULL)
{
buf[1] = data[0];
buf[2] = data[1];
buf_size = 3;
}
msgs.addr = AHT10_ADDR;
msgs.flags = RT_I2C_WR;
msgs.buf = buf;
msgs.len = buf_size;
/* 调用I2C设备接口传输数据 */
if (rt_i2c_transfer(bus, &msgs, 1) == 1)
{
return RT_EOK;
}
else
{
return -RT_ERROR;
}
}
/* 读传感器寄存器数据 */
static rt_err_t read_regs(struct rt_i2c_bus_device *bus, rt_uint8_t len, rt_uint8_t *buf)
{
struct rt_i2c_msg msgs;
msgs.addr = AHT10_ADDR;
msgs.flags = RT_I2C_RD;
msgs.buf = buf;
msgs.len = len;
/* 调用I2C设备接口传输数据 */
if (rt_i2c_transfer(bus, &msgs, 1) == 1)
{
return RT_EOK;
}
else
{
return -RT_ERROR;
}
}
static void read_temp_humi(float *cur_temp, float *cur_humi)
{
rt_uint8_t temp[6];
write_reg(i2c_bus, AHT10_GET_DATA, RT_NULL); /* 发送命令 */
rt_thread_mdelay(400);
read_regs(i2c_bus, 6, temp); /* 获取传感器数据 */
/* 湿度数据转换 */
*cur_humi = (temp[1] << 12 | temp[2] << 4 | (temp[3] & 0xf0) >> 4) * 100.0 / (1 << 20);
/* 温度数据转换 */
*cur_temp = ((temp[3] & 0xf) << 16 | temp[4] << 8 | temp[5]) * 200.0 / (1 << 20) - 50;
}
static void aht10_init(const char *name)
{
rt_uint8_t temp[2] = {0, 0};
/* 查找I2C总线设备，获取I2C总线设备句柄 */
i2c_bus = (struct rt_i2c_bus_device *)rt_device_find(name);
if (i2c_bus == RT_NULL)
{
rt_kprintf("can't find %s device!\n", name);
}
else
{
write_reg(i2c_bus, AHT10_NORMAL_CMD, temp);
rt_thread_mdelay(400);
temp[0] = 0x08;
temp[1] = 0x00;
write_reg(i2c_bus, AHT10_CALIBRATION_CMD, temp);
rt_thread_mdelay(400);
initialized = RT_TRUE;
}
}
static void i2c_aht10_sample(int argc, char *argv[])
{
float humidity, temperature;
char name[RT_NAME_MAX];
humidity = 0.0;
temperature = 0.0;
if (argc == 2)
{
rt_strncpy(name, argv[1], RT_NAME_MAX);
}
else
{
rt_strncpy(name, AHT10_I2C_BUS_NAME, RT_NAME_MAX);
}
if (!initialized)
{
/* 传感器初始化 */
aht10_init(name);
}
if (initialized)
{
/* 读取温湿度数据 */
read_temp_humi(&temperature, &humidity);
rt_kprintf("read aht10 sensor humidity : %d.%d %%\n", (int)humidity, (int)(humidity * 10) % 10);
if( temperature >= 0 )
{
rt_kprintf("read aht10 sensor temperature: %d.%d°C\n", (int)temperature, (int)(temperature * 10) % 10);
}
else
{
rt_kprintf("read aht10 sensor temperature: %d.%d°C\n", (int)temperature, (int)(-temperature * 10) % 10);
}
}
else
{
rt_kprintf("initialize sensor failed!\n");
}
}
/* 导出到 msh 命令列表中 */
MSH_CMD_EXPORT(i2c_aht10_sample, i2c aht10 sample);