【stm32】基于DHT20与I2C接口实现温湿度的采集
一、I2C
了解I2C
了解学习了I2C协议进行通信，需要对这个协议有比较清晰的了解。对DHT20芯片读取数据的过程也要有一个比较清晰的认识，才能看懂代码中是如何进行读取的。这次试验既是对I2C有了清晰的认识，也对C8T6有了更多的学习。I2C(Inter－Integrated Circuit) 也叫I²C，I2C总线是由Philips公司开发的一种简单、双向二线制同步串行总线。它只需要两根线即可在连接于总线上的器件之间传送信息。方便了主板、嵌入式系统或手机与周边设备组件之间的通讯。由于其简单性，被广泛用于微控制器与传感器阵列，显示器，IoT设备，EEPROM等之间的通信。
I2C协议可以工作在以下5种速率模式下，不同的器件可能支持不同的速率。
标准模式(Standard)：100kbps
快速模式(Fast)：400kbps
快速模式+(Fast-Plus)：1Mbps
高速模式(High-speed)：3.4Mbps
超快模式(Ultra-Fast)：5Mbps（单向传输）
超快模式是单向数据传输，通常用于LED、LCD等不需要应答的器件，和正常的I2C操作时序类似，但是只进行写数据，不需要考虑ACK应答信号。
4种信号
I2C协议最基础的几种信号：起始、停止、应答和非应答信号。
起始信号
I2C协议规定，SCL处于高电平时，SDA由高到低变化，这种信号是起始信号。
停止信号
I2C协议规定，SCL处于高电平，SDA由低到高变化，这种信号是 停止信号 。
即只有在SCL处于高电平时，SDA的数据传输才是有效的
SDA 信号线是用于传输数据，SCL 信号线是保证数据同步
I2C 通讯设备常用连接方式（引用野火资料中的图）
I2C的两种方式——硬件I2C和软件I2C
①硬件I2C
了解学习了I2C协议进行通信，需要对这个协议有比较清晰的了解。对DHT20芯片读取数据的过程也要有一个比较清晰的认识，才能看懂代码中是如何进行读取的。这次试验既是对I2C有了清晰的认识，也对C8T6有了更多的学习。直接利用 STM32 芯片中的硬件 I2C 外设。
硬件I2C的使用
了解学习了I2C协议进行通信，需要对这个协议有比较清晰的了解。对DHT20芯片读取数据的过程也要有一个比较清晰的认识，才能看懂代码中是如何进行读取的。这次试验既是对I2C有了清晰的认识，也对C8T6有了更多的学习。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
了解学习了I2C协议进行通信，需要对这个协议有比较清晰的了解。对DHT20芯片读取数据的过程也要有一个比较清晰的认识，才能看懂代码中是如何进行读取的。这次试验既是对I2C有了清晰的认识，也对C8T6有了更多的学习。直接使用 CPU 内核按照 I2C 协议的要求控制 GPIO 输出高低电平，从而模拟I2C。
软件I2C的使用
了解学习了I2C协议进行通信，需要对这个协议有比较清晰的了解。对DHT20芯片读取数据的过程也要有一个比较清晰的认识，才能看懂代码中是如何进行读取的。这次试验既是对I2C有了清晰的认识，也对C8T6有了更多的学习。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。
③两者的差别
了解学习了I2C协议进行通信，需要对这个协议有比较清晰的了解。对DHT20芯片读取数据的过程也要有一个比较清晰的认识，才能看懂代码中是如何进行读取的。这次试验既是对I2C有了清晰的认识，也对C8T6有了更多的学习。硬件 I2C 直接使用外设来控制引脚，可以减轻 CPU 的负担。不过使用硬件I2C 时必须使用某些固定的引脚作为 SCL 和 SDA，软件模拟 I2C 则可以使用任意 GPIO 引脚，相对比较灵活。对于硬件I2C用法比较复杂，软件I2C的流程更清楚一些。如果要详细了解I2C的协议，使用软件I2C可能更好的理解这个过程。在使用I2C过程，硬件I2C可能通信更加快，更加稳定。
二、实验要求
了解学习了I2C协议进行通信，需要对这个协议有比较清晰的了解。对DHT20芯片读取数据的过程也要有一个比较清晰的认识，才能看懂代码中是如何进行读取的。这次试验既是对I2C有了清晰的认识，也对C8T6有了更多的学习。学习I2C总线通信协议，使用STM32F103完成基于I2C协议的DHT20温湿度传感器的数据采集，并将采集的温度-湿度值通过串口输出。具体任务：
1）解释什么是“软件I2C”和“硬件I2C”？ （阅读野火配套教材的第23章“I2C–读写EEPROM”原理章节）
2）阅读DHT20数据手册，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）。
三、关于DHT20
了解学习了I2C协议进行通信，需要对这个协议有比较清晰的了解。对DHT20芯片读取数据的过程也要有一个比较清晰的认识，才能看懂代码中是如何进行读取的。这次试验既是对I2C有了清晰的认识，也对C8T6有了更多的学习。详细DHT20介绍请点击百度网盘资料链接下载提取码：8520
文件中包含厂家写的代码资料也可用于学习
四、代码撰写
了解学习了I2C协议进行通信，需要对这个协议有比较清晰的了解。对DHT20芯片读取数据的过程也要有一个比较清晰的认识，才能看懂代码中是如何进行读取的。这次试验既是对I2C有了清晰的认识，也对C8T6有了更多的学习。可以打开已有的工程模板，也可以参考DHT20温度采集中的代码部分，或者由DHT20厂家提供的固件库撰写，厂家代码下载请点击百度网盘资料链接下载提取码：8520
主要代码分析
①DHT20芯片的使用过程
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);
}
②AHT20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");
}
五、硬件连接
SCL连接PB6，SDA连接PB7
#define SDA_IN() {GPIOB->CRL&=0X0FFFFFFF;GPIOB->CRL|=(u32)8<<28;}
#define SDA_OUT() {GPIOB->CRL&=0X0FFFFFFF;GPIOB->CRL|=(u32)3<<28;}
#define IIC_SCL PBout(6) //SCL
#define IIC_SDA PBout(7) //SDA
#define READ_SDA PBin(7)
六、展示
哈气后发现湿度明显增大
七、总结
了解学习了I2C协议进行通信，需要对这个协议有比较清晰的了解。对AHT20芯片读取数据的过程也要有一个比较清晰的认识，才能看懂代码中是如何进行读取的。这次试验既是对I2C有了清晰的认识，也对C8T6有了更多的学习。