STM32F0使用LL库实现SHT70通讯

在本次项目中，限于空间要求我们选用了STM32F030F4作为控制芯片。这款MCU不但封装紧凑，而且自带的Flash空间也非常有限，所以我们选择了LL库实现。本篇我们将基于LL库采用模拟I2C接口的方式实现温湿度采集。

1、SHT70简述

SHT70是一款集温湿度测量于一体的传感器，现在对其作简要介绍。其引脚定义如下：

SHT7X温湿度传感器使用的2线通讯，类似于I2C总线，但并不相同，使用普通的GPIO就可实现通讯。此次采用STM32F030F4来操作SHT70，具体的连接方式如下：

SCK 用于微处理器与SHT1x 之间的通讯同步。由于接口包含了完全静态逻辑，因而不存在最小SCK 频率。

DATA 引脚为三态结构，用于读取传感器数据 . 当向传感器发送命令时, DATA 在 SCK 上升沿有效且在 SCK 高电平时必须保持稳定。 DATA 在 SCK 下降沿之后改变。为避免信号冲突，微处理器应驱动DATA 在低电平。需要一个外部的上拉电阻（例如：10kΩ）将信号提拉至高电平。上拉电阻通常已包含在微处理器的I/O 电路中。

2、软件实现

我们了解了SHT70的相关特点，基于它类I2C的通讯方式，我们采用相关的GPIO来模拟I2C通讯。这里所说的I2C，并非常规意义上的I2C，而是面向SHT70的协议的I2C。

2.1、端口配置

所谓的端口配置其实就是对应的GPIO引脚的配置，其实就是将用于模拟I2C通讯的引脚按需要配置为不同的GPIO输入输出特性。具体代码如下：

/*温湿度变送器GPIO端口配置*/
static void SHT_GPIO_Configuration(void)
{LL_GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;/* 使能GPIO端口时钟 */LL_AHB1_GRP1_EnableClock(LL_AHB1_GRP1_PERIPH_GPIOA);LL_AHB1_GRP1_EnableClock(LL_AHB1_GRP1_PERIPH_GPIOB);LL_GPIO_SetOutputPin(I2C_SCL_GPIO_Port, I2C_SCL_Pin);LL_GPIO_SetOutputPin(I2C_SDA_GPIO_Port, I2C_SDA_Pin);/* 配置SHT15通讯接口GPIO PA9、PA10 */GPIO_InitStruct.Pin = I2C_SCL_Pin;GPIO_InitStruct.Mode = LL_GPIO_MODE_OUTPUT;GPIO_InitStruct.Speed = LL_GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;GPIO_InitStruct.OutputType = LL_GPIO_OUTPUT_PUSHPULL;GPIO_InitStruct.Pull = LL_GPIO_PULL_UP;LL_GPIO_Init(I2C_SCL_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);GPIO_InitStruct.Pin = I2C_SDA_Pin;GPIO_InitStruct.Mode = LL_GPIO_MODE_OUTPUT;GPIO_InitStruct.Speed = LL_GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;GPIO_InitStruct.OutputType = LL_GPIO_OUTPUT_PUSHPULL;GPIO_InitStruct.Pull = LL_GPIO_PULL_UP;LL_GPIO_Init(I2C_SDA_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);
}

2.2、I2C操作函数

前面我们介绍了SHT70采用的是类似I2C的通讯接口，所以我们需要按照SHT70的要求来写这个类I2C的操作函数。主要有3个内容：

2.2.1、SCK时钟线的输出操作

/*操作SCK引脚,设置高低操作*/
static void OperationSckPin(BusPinValue value)
{if (value==Set){LL_GPIO_SetOutputPin(I2C_SCL_GPIO_Port, I2C_SCL_Pin);}else if(value==Reset){LL_GPIO_ResetOutputPin(I2C_SCL_GPIO_Port, I2C_SCL_Pin);}
}

2.2.2、SDA数据线的输出操作

/*操作DATA引脚,设置高低操作*/
static void OperationDataPin(BusPinValue value)
{if (value==Set){LL_GPIO_SetOutputPin(I2C_SDA_GPIO_Port, I2C_SDA_Pin);}else if(value==Reset){LL_GPIO_ResetOutputPin(I2C_SDA_GPIO_Port, I2C_SDA_Pin);}
}

2.2.3、SDA数据线的方向操作

/*将DATA线设置为输入输出方向模式*/
void SetDataPineDirection(IODirection direction)
{LL_GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;GPIO_InitStruct.Pin = I2C_SDA_Pin;if(direction){  GPIO_InitStruct.Mode = LL_GPIO_MODE_OUTPUT;GPIO_InitStruct.Speed = LL_GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;GPIO_InitStruct.OutputType = LL_GPIO_OUTPUT_PUSHPULL;GPIO_InitStruct.Pull = LL_GPIO_PULL_UP;}else{  GPIO_InitStruct.Mode = LL_GPIO_MODE_INPUT;GPIO_InitStruct.Pull = LL_GPIO_PULL_UP;}  LL_GPIO_Init(I2C_SDA_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);
}

2.3、通讯函数

现在说明一下传感器通讯的实现。首先看一看其操作命令。传感器的命令包含三个地址位（目前只支持000，这就是只能挂接在空闲的IIC总线上的原因）和五个命令位。SHT1x 会以下述方式表示已正确地接收到指令：在第8个SCK 时钟的下降沿之后，将DATA 下拉为低电平（ACK 位）。在第9个SCK 时钟的下降沿之后，释放DATA（恢复高电平）。命令集如下：

命令	代码
预留	0000x
温度测量	00011
湿度测量	00101
读状态寄存器	00111
写状态寄存器	00110
预留	0101x-1110x
软复位, 接口复位, 状态寄存器复位即恢复为默认状态.在要发送下一个命令前，至少等待 11ms.	11110