基于I2C/SPI的温湿度采集与OLED显示

一.使用STM32F103完成基于I2C协议的AHT20温湿度传感器的数据采集

1.“软件I2C”和“硬件I2C”

1.I2C协议

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。

对于通讯协议，我们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

2.STM32的硬件I2C

1.I2C输出引脚，应配置为复用开漏输出。
2.控制通信的频率，标准模式100KHZ，快速模式400KHZ，快速模式下可以选择SCL时钟的占空比，STM32的I2C在APB1总线上。
3. 数据逻辑控制，数据移位寄存器的数据来源及目标是数据寄存器(DR)、地址寄存器(OAR)、PEC 寄存器以及 SDA 数据线。
4.整体控制逻辑，控制逻辑的工作模式根据我们配置的“控制寄存器(CR1/CR2)”的参数而改变。在外设工作时，控制逻辑会根据外设的工作状态修改“状态寄存器(SR1和 SR2)”，我们只要读取这些寄存器相关的寄存器位，就可以了解 I2C的工作状态。除此之外，控制逻辑还根据要求，负责控制产生I2C中断信号、DMA请求及各种 I2C的通讯信号(起始、停止、响应信号等)。

3.软件模拟I2C

• 起始信号 ：当SCL高电平期间，SDA的下降沿为起始信号；
• 停止信号 ：当SCL高电平期间，SDA的上升沿为停止信号；
• 应答信号：在数据传输完成后第九个时钟脉冲（SCL）期间，SDA为低电平，则为应答信号；
• 非应答信号：在数据传输完成后第九个时钟脉冲（SCL）期间，SDA为高电平，则为非应答信号；

起始信号：

//起始信号
void iic_start()
{
    
    
	SCL_1
	SDA_1
	iic_delay();   //简单的延时函数
	SDA_0
	iic_delay();
	SCL_0
	iic_delay();
}

停止信号：

//结束信号
void iic_stop()
{
    
    
	SDA_0
	SCL_1
	iic_delay();
	SDA_1
}

应答信号：

//应答信号
void iic_ack()
{
    
    
	SDA_0
	iic_delay();
	SCL_1
	iic_delay();
	SCL_0
	iic_delay();
	SDA_1
}

非应答信号：

//非应答信号
void iic_nack()
{
    
    
	SDA_1
	iic_delay();
	SCL_1
	iic_delay();
	SCL_0
	iic_delay();
}

2.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）

主要代码：AHT20芯片读取数据

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
	//判断读取到的第一个字节是不是0x08，0x08是该芯片读取流程中规定的，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AHT20芯片中，温度和湿度的计算公式，得到最终的结果，通过串口显示
	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");
}

- 完整代码

链接：https://pan.baidu.com/s/1jbX97RP9CuQCV6Xz9_P0yQ
提取码：ljgt

- 实现效果

二.基于STM32F103显示数据

1. 显示自己的学号和姓名；
2. 上下或左右的滑动显示长字符，比如“Hello，欢迎来到重庆交通大学物联网205实训室！”或者一段歌词或诗词(最好使用硬件刷屏模式)。

1.显示自己的学号和姓名

• 打开点阵字库生成工具获得字库

• 生成并保存后如下：

• 主函数

int main(void)
{
    
    	
	delay_init();	    	       //ÑÓʱº¯Êý³õʼ»¯	  
	NVIC_Configuration(); 	   //ÉèÖÃNVICÖжϷÖ×é2:2λÇÀÕ¼ÓÅÏȼ¶£¬2λÏìÓ¦ÓÅÏȼ¶ 	
	OLED_Init();			         //³õʼ»¯OLED  
	OLED_Clear(0);             //ÇåÆÁ£¨È«ºÚ£©
	while(1) 
	{
    
    	
		TEST_MainPage();         //Ö÷½çÃæÏÔʾ²âÊÔ
		
	}
}

• 字库代码

- 效果

2.水平滚动显示长字符

• 字库生成如下

- main函数

#include "delay.h"
#include "sys.h"
#include "oled.h"
#include "gui.h"
#include "test.h"
int main(void)
{
    
    	
	delay_init();	    	       //ÑÓʱº¯Êý³õʼ»¯	  
	NVIC_Configuration(); 	   //ÉèÖÃNVICÖжϷÖ×é2:2λÇÀÕ¼ÓÅÏȼ¶£¬2λÏìÓ¦ÓÅÏȼ¶ 	
	OLED_Init();			         //³õʼ»¯OLED  
	OLED_Clear(0);             //ÇåÆÁ£¨È«ºÚ£©
	OLED_WR_Byte(0x2E,OLED_CMD);        //¹Ø±Õ¹ö¶¯
  OLED_WR_Byte(0x27,OLED_CMD);        //ˮƽÏò×ó»òÕßÓÒ¹ö¶¯ 26/27
  OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);        //ÐéÄâ×Ö½Ú
	OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);        //Æðʼҳ 0
	OLED_WR_Byte(0x07,OLED_CMD);        //¹ö¶¯Ê±¼ä¼ä¸ô
	OLED_WR_Byte(0x07,OLED_CMD);        //ÖÕÖ¹Ò³ 7
	OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);        //ÐéÄâ×Ö½Ú
	OLED_WR_Byte(0xFF,OLED_CMD);        //ÐéÄâ×Ö½Ú
	TEST_MainPage();
	OLED_WR_Byte(0x2F,OLED_CMD);        //¿ªÆô¹ö¶¯
	while(1) 
	{
    
    	
		//TEST_MainPage();         //Ö÷½çÃæÏÔʾ²âÊÔ
		

		//TEST_MainPage();
		
	}
}

• 效果：
  

参考

https://blog.csdn.net/Kk_01110001B/article/details/83960814
https://blog.csdn.net/qq_43279579/article/details/111678857
https://blog.csdn.net/qq_43279579/article/details/111414037
https://blog.csdn.net/qq_43279579/article/details/111500137
https://shequ.stmicroelectronics.cn/forum.php