【HarmonyOS HiSpark Wi-Fi IoT 套件試用連載】跟著小哈一起讀AHT20溫濕度傳感器驅(qū)動源碼
本文來源電子發(fā)燒友社區(qū)，作者：juby， 帖子地址：https://bbs.elecfans.com/jishu_2012362_1_1.html
AHT20簡介
應(yīng)用場景
傳感器性能
原理圖手冊中推薦電路
開發(fā)板中的原理圖
模塊的地址
#define AHT20_DEVICE_ADDR 0x38
#define AHT20_READ_ADDR ((0x38<<1)|0x1)
#define AHT20_WRITE_ADDR ((0x38<<1)|0x0)
I2C總線
/** I2C hardware index 0 */
WIFI_IOT_I2C_IDX_0,
/** I2C hardware index 1 */
WIFI_IOT_I2C_IDX_1,
} WifiIotI2cIdx;
*@BriefDefines I2C data transmission attributes.
*/
typedef struct {
/** Pointer to the buffer storing data to send */
unsigned char *sendBuf;
/** Length of data to send */
unsigned intsendLen;
/** Pointer to the buffer for storing data to receive */
unsigned char *receiveBuf;
/** Length of data received */
unsigned intreceiveLen;
} HalWifiIotI2cData;
I2C讀函數(shù)
基本指令集狀態(tài)位
狀態(tài)字各位含義說明傳感器讀取流程
// 發(fā)送軟復(fù)位命令
static uint32_t AHT20_ResetCommand(void)
{
uint8_t resetCmd[] = {AHT20_CMD_RESET};
return AHT20_Write(resetCmd, sizeof(resetCmd));
}
#define AHT20_CMD_TRIGGER_ARG00x33
#define AHT20_CMD_TRIGGER_ARG10x00
// 發(fā)送 觸發(fā)測量 命令，開始測量
uint32_t AHT20_StartMeasure(void)
{
uint8_t triggerCmd[] = {AHT20_CMD_TRIGGER, AHT20_CMD_TRIGGER_ARG0, AHT20_CMD_TRIGGER_ARG1};
return AHT20_Write(triggerCmd, sizeof(triggerCmd));
}
相對濕度轉(zhuǎn)換
uint32_t humiRaw = buffer[1];
humiRaw = (humiRaw << 8) | buffer[2];
humiRaw = (humiRaw << 4) | ((buffer[3] & 0xF0) >> 4);
溫度轉(zhuǎn)換
tempRaw = (tempRaw << 8) | buffer[4];
tempRaw = (tempRaw << 8) | buffer[5];
結(jié)果展示
AHT20簡介
- 2020年上市，奧松生產(chǎn)；
- 3mmx3mmx1mm 超小體積；
- 經(jīng)過標(biāo)定的數(shù)字信號，標(biāo)準(zhǔn)I2C輸出格式；
- 由一個電容式濕度傳感元件和一個標(biāo)準(zhǔn)的片上溫度傳感元件組成；
- 采用SMD封裝適于回流焊；
- 響應(yīng)迅速、抗干擾能力強(qiáng)；
- AHT20 的供電范圍為 2.0-5.5V， 推薦電壓為3.3V。
應(yīng)用場景
它廣泛應(yīng)用于暖通空調(diào) 、除濕器、測試及檢測設(shè)備、消費(fèi)品、汽車 、自動控制、數(shù)據(jù)記錄器、氣象站、家電、濕度調(diào)節(jié)、醫(yī)療及其他相關(guān)濕度檢測控制等領(lǐng)域。
封裝傳感器性能
查看我們之前分享的網(wǎng)文，對比DHT21的參數(shù)如下：
由上對比，AHT20的精度要比DHT21的精度要好，而且價(jià)格又低了很多。
原理圖手冊中推薦電路開發(fā)板中的原理圖
與開發(fā)板連接情況如下：
[td]
| 管腳名稱 | 復(fù)用描述 |
| GPIO_13 | GPIO_13/ADC6/PWM4_OUT/I2C0_SDA/ UART0_LOG_TXD |
| GPIO_14 | GPIO_14/PWM5_OUT/I2C0_SCL/ UART0_LOG_RXD |
由上我們知道，這個AHT20使用的Hi3861芯片的I2C0。
程序源碼
潤和公司開源的鴻蒙OS AHT20 數(shù)字溫濕度傳感器驅(qū)動庫：https://gitee.com/hihopeorg/harmonyos-aht20
如何編譯
- 在 ~/harmony/code/code-1.0/applications/sample/wifi-iot/app目錄下執(zhí)行g(shù)it clonehttps://github.com/xusiwei/harmonyos-aht20,獲取源碼。
- 修改編譯腳本
- 在~/harmony/code/code-1.0目錄下執(zhí)行：python build.py wifiiot
模塊的地址
I2C發(fā)送的首字節(jié)包括7位的I2C設(shè)備地址 0x38和一個SDA方向位X(讀R:'1'，寫W:'0')。
手冊中描述的模塊地址定義如下：
#define AHT20_DEVICE_ADDR 0x38#define AHT20_READ_ADDR ((0x38<<1)|0x1)
#define AHT20_WRITE_ADDR ((0x38<<1)|0x0)
I2C總線
AHT20 采用標(biāo)準(zhǔn)的 I2C協(xié)議進(jìn)行通訊。
對于I2C通信我們之前分享過網(wǎng)文：
4位數(shù)碼管顯示模塊驅(qū)動
基于鴻蒙OS移植OLED驅(qū)動程序
I2C寫函數(shù)
上圖中的AHT20_Write()函數(shù)中調(diào)用了I2cWrite()函數(shù)。
I2cWrite()函數(shù)是系統(tǒng)中I2C進(jìn)行寫操作的函數(shù)，這個函數(shù)的參數(shù)含義解釋如下：
參數(shù)1：WifiIotI2cIdx id，這個參數(shù)是使用的I2C的ID，這個參數(shù)可選下面枚舉中的一個值：
typedef enum {/** I2C hardware index 0 */
WIFI_IOT_I2C_IDX_0,
/** I2C hardware index 1 */
WIFI_IOT_I2C_IDX_1,
} WifiIotI2cIdx;
因?yàn)槲覀冞@里使用的是I2C0，所以這個參數(shù)應(yīng)該為：WIFI_IOT_I2C_IDX_0 。
參數(shù)2：unsigned short deviceAddr，這個參數(shù)是I2C總線下面的設(shè)備地址，因?yàn)檫@是一個寫操作，所以這個參數(shù)我們選用上面的宏定義：AHT20_WRITE_ADDR。
參數(shù)3：const WifiIotI2cData *i2cData，這個參數(shù)是我們要發(fā)送的數(shù)據(jù)，該變量的數(shù)據(jù)類型為一個結(jié)構(gòu)體類型： HalWifiIotI2cData ，該結(jié)構(gòu)體的定義如下。
/***@BriefDefines I2C data transmission attributes.
*/
typedef struct {
/** Pointer to the buffer storing data to send */
unsigned char *sendBuf;
/** Length of data to send */
unsigned intsendLen;
/** Pointer to the buffer for storing data to receive */
unsigned char *receiveBuf;
/** Length of data received */
unsigned intreceiveLen;
} HalWifiIotI2cData;
I2C讀函數(shù)
上圖中的AHT20_Read()函數(shù)中調(diào)用了I2cRead()函數(shù)。
I2cRead()函數(shù)是系統(tǒng)中I2C進(jìn)行讀操作的函數(shù)。
I2cRead()函數(shù)的參數(shù)與I2cWrite()函數(shù)的參數(shù)類似，只是參數(shù)3：const WifiIotI2cData *i2cData ，這個參數(shù)用于接收我們讀取到的數(shù)據(jù)。
常用命令
AHT20常用的命令有：
- 初始化命令 ('1011’1110') ，即0xBE；
- 測量溫濕度命令('1010’1100')，即0xAC；
- 軟復(fù)位命令('1011’1010')，即0xBA。
基本指令集狀態(tài)位
通過發(fā)送0x71可以獲取一個字節(jié)的狀態(tài)字，狀態(tài)字各位的含義描述如下：
狀態(tài)字各位含義說明傳感器讀取流程
- 上電后要等待40ms，讀取溫濕度值之前， 首先要看狀態(tài)字的校準(zhǔn)使能位Bit[3]是否為 1(通過發(fā)送0x71可以獲取一個字節(jié)的狀態(tài)字)，如果不為1，要發(fā)送0xBE命令(初始化)，此命令參數(shù)有兩個字節(jié)， 第一個字節(jié)為0x08，第二個字節(jié)為0x00。
AHT20模塊的狀態(tài)判斷通過下面AHT20_Calibrate()函數(shù)來判斷，具體執(zhí)行過程如下圖所示：
注：在第一步的校準(zhǔn)狀態(tài)檢驗(yàn)只需要上電時檢查，在正常過程無需操作。
軟復(fù)位
上面代碼中有一個這樣的指令：AHT20_ResetCommand()
這個命令用于在無需關(guān)閉和再次打開電源的情況下，重新啟動傳感器系統(tǒng)。
在接收到這個命令之后，傳感器系統(tǒng)開始重新初始化，并恢復(fù)默認(rèn)設(shè)置狀態(tài)，軟復(fù)位所需時間不超過 20 毫秒。
灰色部分由 AHT20 控制
#define AHT20_CMD_RESET 0xBA // 軟復(fù)位命令// 發(fā)送軟復(fù)位命令
static uint32_t AHT20_ResetCommand(void)
{
uint8_t resetCmd[] = {AHT20_CMD_RESET};
return AHT20_Write(resetCmd, sizeof(resetCmd));
}
- 直接發(fā)送 0xAC命令(觸發(fā)測量)，此命令參數(shù)有兩個字節(jié)，第一個字節(jié)為 0x33，第二個字節(jié)為0x00。
觸發(fā)測量命令發(fā)送的數(shù)據(jù)如下：
具體使用的代碼如下：
#define AHT20_CMD_TRIGGER 0xAC // 觸發(fā)測量命令#define AHT20_CMD_TRIGGER_ARG00x33
#define AHT20_CMD_TRIGGER_ARG10x00
// 發(fā)送 觸發(fā)測量 命令，開始測量
uint32_t AHT20_StartMeasure(void)
{
uint8_t triggerCmd[] = {AHT20_CMD_TRIGGER, AHT20_CMD_TRIGGER_ARG0, AHT20_CMD_TRIGGER_ARG1};
return AHT20_Write(triggerCmd, sizeof(triggerCmd));
}
- 等待75ms待測量完成，忙狀態(tài)Bit[7]為0，然后可以讀取六個字節(jié)(發(fā)0X71即可以讀取)。
注：傳感器在采集時需要時間，主機(jī)發(fā)出測量指令（0xAC）后，延時75毫秒以上再讀取轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)并判斷返回的狀態(tài)位是否正常。若狀態(tài)比特位[Bit7]為0代表設(shè)備閑，可正常讀取，為1時傳感器為忙狀態(tài)，主機(jī)需要等待數(shù)據(jù)處理完成。
- 計(jì)算溫濕度值。
相對濕度轉(zhuǎn)換
將上圖中藍(lán)色背景的六個字節(jié)數(shù)據(jù)中，紅色方框框住的為濕度數(shù)據(jù)，組成一個20bit長度的一個整形數(shù)；紫色方框框住的20bit為溫度數(shù)據(jù)。
濕度數(shù)據(jù)按下面代碼實(shí)現(xiàn)拼接：
#define AHT20_RESOLUTION (1<<20)??// 2^20uint32_t humiRaw = buffer[1];
humiRaw = (humiRaw << 8) | buffer[2];
humiRaw = (humiRaw << 4) | ((buffer[3] & 0xF0) >> 4);
通過手冊我們得知相對濕度的計(jì)算公式如下：
上面代碼求得的 humiRaw 即為上圖公式中的Srh，所以根據(jù)上圖公式，使用如下代碼即可獲得相對濕度RH。
*humi = humiRaw / (float)AHT20_RESOLUTION * 100;溫度轉(zhuǎn)換
按如下方式合并溫度數(shù)據(jù)的20bit數(shù)據(jù)：
uint32_t tempRaw = buffer[3] & 0x0F;tempRaw = (tempRaw << 8) | buffer[4];
tempRaw = (tempRaw << 8) | buffer[5];
查看手冊。我們知道20bit的數(shù)據(jù)跟℃的換算關(guān)系如下：
用代碼具體實(shí)現(xiàn)如下：
*temp = tempRaw / (float)AHT20_RESOLUTION * 200 - 50;結(jié)果展示
將上面編譯之后的結(jié)果下載驗(yàn)證，輸出如下：
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