【STM32入门学习】基于DHT20温湿度传感器数据采集和显示

一、软件I2C和硬件I2C

1.1硬件I2C

1.2软件I2C

二、创建工程（基于HAL库）

三、实物连线

3.1DHT20

3.2串口传输：

四、结果演示

4.1部署文件

4.2主要代码分析

五、心得体会

一、软件I2C和硬件I2C

I2C 基本读写过程:

其中S表示由主机的I2C接口产生的传输起始信号(S)，这时连接到I2C总线上的所有从机都会接收到这个信号。

起始信号产生后，所有从机就开始等待主机紧接下来广播的从机地址信号 (SLAVE_ADDRESS)。在I2C总线上，每个设备的地址都是唯一的，当主机广播的地址与某个设备地址相同时，这个设备就被选中了，没被选中的设备将会忽略之后的数据信号。根据I2C协议，这个从机地址可以是7位或10位。

在地址位之后，是传输方向的选择位，该位为0时，表示后面的数据传输方向是由主机传输至从机，即主机向从机写数据。该位为1时，则相反，即主机由从机读数据。

从机接收到匹配的地址后，主机或从机会返回一个应答(ACK)或非应答(NACK)信号，只有接收到应答信号后，主机才能继续发送或接收数据。

1.1硬件I2C

"软件I2C"和"硬件I2C"是两种不同的实现方式，用于在微控制器或其他嵌入式系统中控制I2C（Inter-Integrated Circuit）设备（如传感器、显示屏等）的通信。它们有着各自的特点和适用场景：

硬件I2C指的是利用微控制器芯片内置的硬件模块来实现I2C通信。这种方法通常具有以下特点：

1.速度和精确性：硬件I2C利用专门的硬件电路实现，能够以较高的速度进行通信，并且通常具有更高的时序精确度，有助于在高速通信时避免时序问题。

2.低占用率：使用硬件模块进行I2C通信可以减少微控制器的处理负担，因为大部分的通信和时序控制由硬件完成，减少了CPU的介入和处理时间。

3.可靠性高：硬件I2C通常能够更可靠地处理I2C总线上的冲突和错误情况，因为硬件模块设计用来处理这些情况。

4.电路设计简单：在电路设计时，硬件I2C只需连接到微控制器的特定引脚，并设置相应的寄存器配置即可使用。

1.2软件I2C

软件I2C是通过软件实现的I2C协议栈，通常是在没有硬件I2C模块或需要额外的I2C接口时使用。它具有以下特点：

适用性广：可以在几乎所有的微控制器上实现，即使微控制器本身没有硬件I2C模块，也可以通过软件模拟来实现I2C通信。

灵活性：软件I2C可以根据具体应用需求进行调整和优化，例如改变时序、处理特定的I2C设备或特定的通信速率。

资源占用高：由于是通过软件来模拟I2C协议，因此会占用微控制器的处理资源，特别是在高速通信或复杂的通信场景下，可能会引入额外的延迟或稳定性问题。

不适合高速通信：由于受限于软件处理能力和时序控制的精度，软件I2C通常不适合用于高速I2C通信，因为无法达到硬件I2C的速度和稳定性。

所谓软件模拟，即直接使用CPU内核按照I2C协议的要求控制GPIO输出高低电平。如控制产生I2C的起始信号时，见图起始和停止信号，先控制作为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。

而硬件I2C是指直接利用STM32芯片中的硬件I2C外设，该硬件I2C外设跟USART串口外设类似，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。使用它的I2C外设则可以方便地通过外设寄存器产生I2C协议方式的通讯，如初始化好I2C外设后，只需要把某寄存器位置1，那么外设就会控制对应的SCL及SDA线自动产生I2C起始信号，而不需要内核直接控制引脚的电平。

相对来说，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。在本开发板中，由于STM32RCT6芯片引脚较少，资源比较紧张，在设计硬件时不方便使用硬件I2C指定的引脚连接外部设备（EEPROM存储器芯片），所以在控制程序上只能使用软件模拟I2C的方式。若希望学习如何使用STM32的硬件I2C外设，可以参考我们其它开发板的教程，如F103指南者、F103霸道等开发板。

二、创建工程（基于HAL库）

我先放芯片最终配置的引脚，再一步一步介绍：

2.1HAL库创建程序：

我们可以根据创建好的芯片来找到我们的引脚配置：

三、实物连线

3.1DHT20

3.2串口传输：

串口TTL模块：

PA9的TX接TTL的RX

PA10RX接TTL的TX

四、结果演示

4.1部署文件

创建好文件准备充分后，需要把温湿度传感器代码嵌入并移植：

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（http://t.csdnimg.cn/wx73o）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

https://pan.baidu.com/s/1OoHl2PPrb-RCFsbuaFhViA?pwd=8520下载提取码：8520

4.2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");
}

结果演示：