2021年07月23日 | STM32CubeMX | 29-使用硬件I2C读取甲醛传感器SGP30

本篇详细的记录了如何使用STM32CubeMX配置STM32L431RCT6的硬件I2C外设读取环境光强度传感器数据（BH1750）。

【STM32Cube_09】重定向printf函数到串口输出的多种方法。

https://github.com/Mculover666/HAL_Driver_Lib

参考Sensirion_Gas_Sensors_SGP30_Datasheet_EN.PDF.pdf进行编程。

宏定义SGP30器件地址

先来编写sgp30.h头文件，SGP30的器件地址在数据手册中已给出：

注意数据手册中给出了8位数据，只有低7位用作地址，结合原理图，可以定义如下：

#define SGP30_ADDR          0x58

#define SGP30_ADDR_WRITE SGP30_ADDR<<1       //0xb0

#define SGP30_ADDR_READ (SGP30_ADDR<<1)+1   //0xb1

传感器数据封装

typedef struct sgp30_data_st {

    uint16_t co2;

    uint16_t tvoc;

}sgp30_data_t;

枚举SHT30命令列表

参考数据手册，在sgp30.h头文件中给出如下枚举定义：

typedef enum sgp30_cmd_en {

    /* 初始化空气质量测量 */

    INIT_AIR_QUALITY = 0x2003,

    /* 开始空气质量测量 */

    MEASURE_AIR_QUALITY = 0x2008

} sgp30_cmd_t;

发送命令函数

/**

 * @brief 向SGP30发送一条指令(16bit)

 * @param cmd SGP30指令

 * @retval 成功返回HAL_OK

*/

static uint8_t sgp30_send_cmd(sgp30_cmd_t cmd)

{

    uint8_t cmd_buffer[2];

    cmd_buffer[0] = cmd >> 8;

    cmd_buffer[1] = cmd;

    return HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, SGP30_ADDR_WRITE, (uint8_t*) cmd_buffer, 2, 0xFFFF);

}

复位函数

/**

 * @brief 软复位SGP30

 * @param none

 * @retval 成功返回HAL_OK

*/

static int sgp30_soft_reset(void)

{

    uint8_t cmd = 0x06;

    return HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, 0x00, &cmd, 1, 0xFFFF);

}

SGP30初始化函数

/**

 * @brief 初始化SGP30空气质量测量模式

 * @param none

 * @retval 成功返回0，失败返回-1

*/

int sgp30_init(void)

{

    int status;

    status = sgp30_soft_reset();

    if (status != HAL_OK) {

        return -1;

    }

    HAL_Delay(100);

    status = sgp30_send_cmd(INIT_AIR_QUALITY);

    HAL_Delay(100);

    return status == 0 ? 0 : -1;

}

发送一次测量开始命令

/**

 * @brief 初始化SGP30空气质量测量模式

 * @param none

 * @retval 成功返回HAL_OK

*/

static int sgp30_start(void)

{

    return sgp30_send_cmd(MEASURE_AIR_QUALITY);

}

从SGP30读取一次数据并校验解析

在数据手册中可知，SGP30分别在co2浓度之后和TVOC浓度数据之后发送了8-CRC校验码，确保了数据可靠性。

关于CRC校验请参考我的另一篇博客：如何通俗的理解CRC校验并用C语言实现。

SGP30校验的参数已经在数据手册中给出：

编写CRC-8校验函数如下：

#define CRC8_POLYNOMIAL 0x31

uint8_t CheckCrc8(uint8_t* const message, uint8_t initial_value)

{

    uint8_t  remainder;     //余数

    uint8_t  i = 0, j = 0;  //循环变量

    /* 初始化 */

    remainder = initial_value;

    for(j = 0; j < 2;j++)

    {

        remainder ^= message[j];

        /* 从最高位开始依次计算  */

        for (i = 0; i < 8; i++)

        {

            if (remainder & 0x80)

            {

                remainder = (remainder << 1)^CRC8_POLYNOMIAL;

            }

            else

            {

                remainder = (remainder << 1);

            }

        }

    }

    /* 返回计算的CRC码 */

    return remainder;

}

接下来编写读取并校验数据的函数：

/**

 * @brief 读取一次空气质量数据

 * @param none

 * @retval 成功返回0，失败返回-1

*/

int spg30_read(void)

{

    int status;

    uint8_t recv_buffer[6]={0};

    /* 启动测量 */

    status = sgp30_start();

    if (status != 0) {

        printf("sgp30 start failrn");

        return -1;

    }

    HAL_Delay(100);

    /* 读取测量数据 */

    status = HAL_I2C_Master_Receive(&hi2c1, SGP30_ADDR_READ, (uint8_t*)recv_buffer, 6, 0xFFFF);

    if (status != HAL_OK) {

        printf("I2C Master Receive failrn");

        return -1;

    }

    /* 校验接收的测量数据 */

    if (CheckCrc8(&recv_buffer[0], 0xFF) != recv_buffer[2]) {

        printf("co2 recv data crc check failrn");

        return -1;

    }

    if (CheckCrc8(&recv_buffer[3], 0xFF) != recv_buffer[5]) {

        printf("tvoc recv data crc check failrn");

        return -1;

    }

    /* 转换测量数据 */

    sgp30_data.co2  = recv_buffer[0] << 8 | recv_buffer[1];

    sgp30_data.tvoc = recv_buffer[3] << 8 | recv_buffer[4];

    return 0;

}

5. 测试SHT30驱动程序

在main.c中包含头文件：

#include

#include "sgp30.h"

在main函数中对该驱动进行测试，修改main函数：

登录后复制

int main(void)

{

HAL_Init();

SystemClock_Config();

/* Initialize all configured peripherals */

MX_GPIO_Init();

MX_I2C1_Init();

MX_USART1_UART_Init();

/* USER CODE BEGIN 2 */

    printf("SGP30 Test By mculover666rn");

    if (-1 == sgp30_init()) {

        printf("sgp30 init failrn");

        /* 因为是裸机，所以直接进入死机 */

        while(1);

    }

    printf("sgp30 init successrn");

  /* USER CODE END 2 */

  while (1)

  {

/* USER CODE END WHILE */

/* USER CODE BEGIN 3 */

if( -1 == spg30_read()) {

     printf("sgp30 read failrn");

}

else {

     printf("sgp30 read success, co2:%4d ppm, tvoc:%4d ppdrn", sgp30_data.co2, sgp30_data.tvoc);

}

HAL_Delay(2000);

}

/* USER CODE END 3 */

}

测试结果如图：