代码收藏家技术教程 2024-10-31

STM32-Cube-IIC通讯

一、温湿度传感器AHT20–IIC通讯轮询模式

1、创建新项目，芯片选用STM32F103C8T6，项目名为iic。

2、根据AHT20所连接的引脚，开启IIC1外设。

3、项目管理，为每个外设生成一个.c、.h文件，这样就可以include头文件，拿到huart1或者hi2c这类外设的操作句柄了，之后保存生成代码。

4、创建自己的.c、.h文件

Core→Inc右键→New→Hreader File，命名aht20.h
Core→src右键→New→Source File，命名aht20.c

5、代码部分

根据数据手册的传感器读取流程1，可以写出AHT20的初始化函数。

#define AHT20_ADDRESS	0X70
/* HAL库会根据用户发送或者接受数据将地址最后一位置1或者置0 */

void AHT20_Init(void) {
	uint8_t	readBuffer;
	HAL_Delay(40);
	HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, AHT20_ADDRESS, &readBuffer, 1, HAL_MAX_DELAY);

	if ((readBuffer & 0x08) == 0x00) {
		uint8_t	sendBuffer[3] = {0xBE, 0x08, 0x00};
		HAL_I2C_Master_Receive(&hi2c1, AHT20_ADDRESS, sendBuffer, 3, HAL_MAX_DELAY);
	}
}

根据数据手册的传感器读取流程2跟3，还有数据表可以写出AHT20的读取测量数据的函数。

void AHT20_Read(float *Temperature, float *Humidity) {
	uint8_t	sendBuffer[3] = {0xAC, 0x33, 0x00};
	uint8_t	readBuffer[6];

	HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, AHT20_ADDRESS, sendBuffer, 3, HAL_MAX_DELAY);
	HAL_Delay(75);
	HAL_I2C_Master_Receive(&hi2c1, AHT20_ADDRESS, readBuffer, 6, HAL_MAX_DELAY);

	if ((readBuffer[0] & 0x80) == 0x00) {
		uint32_t data = 0;

		data = ((uint32_t)readBuffer[3] >> 4) + ((uint32_t)readBuffer[2] << 4) + ((uint32_t)readBuffer[1] << 12);
		*Humidity = data * 100.0f / (1 << 20);

		data = ((uint32_t)readBuffer[5]) + ((uint32_t)readBuffer[4] << 8) + (((uint32_t)readBuffer[3] & 0x0F) << 16);
		*Temperature = (data * 200.0f / (1 << 20)) - 50;
	}

}

由于我们使用到浮点数，Cube默认没有启用编译器对浮点数输出的支持，在菜单栏project→properties进入设置页面勾选图纸选项开启此功能。
主函数部分。

先将AHT20初始化，创建两个变量和一个用来临时存放数据的数组。

  AHT20_Init();

  float temperature, humidity;
  char dataArray[50];

在循环语句种，读取测量数据并通过串口发送出来。

  while (1)
  {
	  AHT20_Read(&temperature, &humidity);
	  sprintf(dataArray, "温度：%.f ℃, 湿度:%.f %%\r\n", temperature, humidity);
		/* sprintf() 函数只是将特定格式存于数组dataArray中，再通过串口将数组发送出去 */
	  HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)dataArray, strlen(dataArray), HAL_MAX_DELAY);
	  HAL_Delay(1000);
  }

编译代码并烧录，再通过连接串口获取单片机发送的数据。

二、IIC中断模式与状态机

1、IIC中断模式

打开IIC的中断向量并保存生成代码。

2、利用状态机编程代码。

前面我们使用的轮询的方式，读取模块的数据时，有等待时间，等待读取成功之后才发送到串口显示出来。如果我们只是简单的将轮询模式中IIC的发送和接受改成中断模式，会导致数据的读取还未完成时就将数据给发送出去，造成数据的错误，所以我们需要对代码进行改造，利用状态机来编码，不同的状态做不同的事。

1.因为状态机的原理就是不同的状态做不同的事情，所以我们将上面读取数据的函数AHT20_Read()拆分为三个单独的函数，如下：

发送测量指令：

/* 测量函数 */
void AHT20_Measure(void) {
	//因为函数用的是sendBuffer指针的地址，函数运行结束之后就会被释放，被其他变量所使用，所以这里需要使用static来创建数组，保证数组的地址一直存在。
	static uint8_t	sendBuffer[3] = {0xAC, 0x33, 0x00};
	HAL_I2C_Master_Transmit_IT(&hi2c1, AHT20_ADDRESS, sendBuffer, 3);
}

获取模块的数据：

/* 获取数据 */
void AHT20_GetData(void) {
	//将获取的数据存于readBuffer数组之中，readBuffer为全局变量，方便其他函数使用
	HAL_I2C_Master_Receive_IT(&hi2c1, AHT20_ADDRESS, readBuffer, 6);
}

解析获取的数据：

uint8_t	readBuffer[6] = {0};

/* 解析获取到的数据 */
void AHT20_AnalysisData(float *Temperature, float *Humidity) {
	if ((readBuffer[0] & 0x80) == 0x00) {
		uint32_t data = 0;

		data = ((uint32_t)readBuffer[3] >> 4) + ((uint32_t)readBuffer[2] << 4) + ((uint32_t)readBuffer[1] << 12);
		*Humidity = data * 100.0f / (1 << 20);

		data = ((uint32_t)readBuffer[5]) + ((uint32_t)readBuffer[4] << 8) + (((uint32_t)readBuffer[3] & 0x0F) << 16);
		*Temperature = (data * 200.0f / (1 << 20)) - 50;
	}
}

函数注意要在头文件中申明，方便其他文件使用。

2.创建状态机模型

/* USER CODE BEGIN PV */
uint8_t aht20State = 0;
/* USER CODE END PV */

0：初始状态，发送测量指令，然后将状态变为1

1：正在发送测量指令中

2：发送完成，按照手册中需要等75ms后才可以进行读取

3：读取中

4：读取完成，对数据进行解析并展示数据并且需要将状态恢复到初始状态，进行下一个循环。

3.代码部分

主函数的循环语句中，我们发现没有状态1切换到状态2、状态3切换到状态4的语句，我们需要所以我们需要借助IIC中断的回调函数来实现切换状态的功能。也因为状态aht20State需要在其他函数中使用，所以我们需要将次变量在头文件中加上extern来声明，其他文件中才可以使用。

main.h文件中

/* Exported constants --------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN EC */
extern uint8_t aht20State;
/* USER CODE END EC */

main.c文件中

  while (1)
  {
	  if (aht20State == 0) {			//初始状态，发送测量指令
		  AHT20_Measure();
		  aht20State = 1;
	  }  else if (aht20State == 2) {		//发送完成，等75ms后才可以进行读取
		  HAL_Delay(75);
		  AHT20_GetData();
		  aht20State = 3;
	  } else if (aht20State == 4) {		//读取完成，对数据进行解析并展示数据
		  AHT20_AnalysisData(Temperature, Humidity);

		  sprintf(dataArray, "温度：%.f ℃, 湿度:%.f %%\r\n", temperature, humidity);
		  HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)dataArray, strlen(dataArray), HAL_MAX_DELAY);

		  HAL_Delay(5000);

		  aht20State = 0;
	  }

在i2c.c文件中，发送完成和接受完成的回调函数。

void HAL_I2C_MasterTxCpltCallback(I2C_HandleTypeDef *hi2c) {
	if (hi2c == &hi2c1) {
		aht20State = 2;
	}
}

void HAL_I2C_MasterRxCpltCallback(I2C_HandleTypeDef *hi2c) {
	if (hi2c == &hi2c1) {
		aht20State = 4;
	}
}

在上个实例中我们用得是阻塞式IIC通讯，关于AHT20_Init（）的函数中也要修改成中断模式：

void AHT20_Init(void) {
	uint8_t	readBuffer;
	HAL_Delay(40);
	HAL_I2C_Master_Transmit_IT(&hi2c1, AHT20_ADDRESS, &readBuffer, 1);

	if ((readBuffer & 0x08) == 0x00) {
		uint8_t	sendBuffer[3] = {0xBE, 0x08, 0x00};
		HAL_I2C_Master_Receive_IT(&hi2c1, AHT20_ADDRESS, sendBuffer, 3);
	}
}

烧录后通过串口发送数据，一切正常。

三、IIC通讯DMA模式

1、开启DMA模式

开启IIC的DMA模式，添加两个通道，一个RX一个TX，其他设置无需修改，保持默认。保存生成代码

2、将中断模式的代码修改为DMA模式的代码。

初始化函数，将后缀_IT改为_DMA即可。

void AHT20_Init(void) {
	uint8_t	readBuffer;
	HAL_Delay(40);
	HAL_I2C_Master_Transmit_DMA(&hi2c1, AHT20_ADDRESS, &readBuffer, 1);

	if ((readBuffer & 0x08) == 0x00) {
		uint8_t	sendBuffer[3] = {0xBE, 0x08, 0x00};
		HAL_I2C_Master_Receive_DMA(&hi2c1, AHT20_ADDRESS, sendBuffer, 3);
	}
}

测量函数，将后缀_IT改为_DMA即可。

/* 测量函数 */
void AHT20_Measure(void) {
	//因为函数用的是sendBuffer指针的地址，函数运行结束之后就会被释放，被其他变量所使用，所以这里需要使用static来创建数组，保证数组的地址一直存在。
	static uint8_t	sendBuffer[3] = {0xAC, 0x33, 0x00};
	HAL_I2C_Master_Transmit_DMA(&hi2c1, AHT20_ADDRESS, sendBuffer, 3);
}

获取数据函数，将后缀_IT改为_DMA即可。

/* 获取数据 */
void AHT20_GetData(void) {
	//将获取的数据存于readBuffer数组之中，readBuffer为全局变量，方便其他函数使用
	HAL_I2C_Master_Receive_DMA(&hi2c1, AHT20_ADDRESS, readBuffer, 6);
}

完成修改，功能没变，只是IIC的模式改变而已。

此文章仅自己学习记录用，是参考小破站keysking的教程。

作者：人生若只如初见645