标签：SCK err 高电平 温湿度 uint8 SetBusPin STM32 SHT1X DATA
在这次项目开发中应用到了SHT1X温湿度传感器，该系列有SHT10、SHT11和SHT15，属于Sersirion温湿度传感器家族中的贴片封装系列。包括一个电容性聚合体测湿敏感元件、一个用能隙材料制成的测温元件，传感器内部有一个精度高达14为位的A/D转换器。更详细资料请参考说明书。
1、硬件介绍
现在对本次使用的SHT15作简要介绍。其引脚定义如下：
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引脚 |
名称 |
描述 |
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1 |
GND |
地 |
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2 |
DATA |
串行数据, 双向 |
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3 |
SCK |
串行时钟, 输入口 |
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4 |
VDD |
电源 |
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NC |
NC |
必须为空 |
SHT1X温湿度传感器使用的2线通讯，类是于I2C总线，但并不相同，使用普通的GPIO就可实现通讯。此次采用STM32F103VET6来操作SHT15，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、通讯实现
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：
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命令 |
代码 |
|
预留 |
0000x |
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温度测量 |
00011 |
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湿度测量 |
00101 |
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读状态寄存器 |
00111 |
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写状态寄存器 |
00110 |
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预留 |
0101x-1110x |
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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 |
接下来具体说说各种该命令操作的实现：
（1）启动时序
用一组“启动传输”时序来完成数据传输的初始化。它包括：当SCK时钟高电平时DATA翻转为低电平，紧接着SCK变成低电平，随后是在SCK时钟高电平，随后是在SCK时钟高电平DATA翻转位高电平。时序如下：
具体的编码实现如下：
/*SHT1X启动时序操作*/
void StartSHT1XOperation(BusPinOperation *SetBusPin)
{
/*将data线设置为输出模式*/
SetDataPineDirection(Out);
SetBusPin[DataPin](Set);
SetBusPin[SckPin](Reset);
Delayus(10);
SetBusPin[SckPin](Set);
Delayus(5);
SetBusPin[DataPin](Reset);
Delayus(5);
SetBusPin[SckPin](Reset);
Delayus(10);
SetBusPin[SckPin](Set);
Delayus(5);
SetBusPin[DataPin](Set);
Delayus(10);
SetBusPin[SckPin](Reset);
}
（2）通讯复位
如果与SHT1x 通讯中断，可通过下列信号时序复位：当DATA 保持高电平时，触发SCK 时钟9 次或更多。时序图如下：
具体的编码实现如下：
/*SHT1X通讯复位*/
void ResetSHT1XCommunication(BusPinOperation *SetBusPin)
{
/*将data线设置为输出模式*/
SetDataPineDirection(Out);
Delayms(1);
SetBusPin[DataPin](Set);
SetBusPin[SckPin](Reset);
for(int i=0;i<9;i++)
{
SetBusPin[SckPin](Set);
Delayus(10);
SetBusPin[SckPin](Reset);
Delayus(10);
}
StartSHT1XOperation(SetBusPin);
}
同时也可以实现软件复位，状态寄存器复位为默认状态。在要发送下一个命令前，至少等待 11ms。具体实现如下：
/*对SHT1X实现软件复位*/
uint8_t Sht1xSoftwareReset(BusPinOperation *SetBusPin)
{
uint8_t err = 0;
ResetSHT1XCommunication(SetBusPin);
err=err+WriteByteT0Sht1x(SOFTWARE_RESET,SetBusPin);
return err;
}
（3）操作状态寄存器
SHT1x 的某些高级功能可以通过给状态寄存器发送指令来实现，如选择测量分辨率，电量不足提醒，使用 OTP 加载或启动加热功能等。
/*读状态寄存器*/
uint8_t ReadStatusRegister(uint8_t *pValue,uint8_t *pCheckSum,BusPinOperation *SetBusPin)
{
uint8_t err=0;
StartSHT1XOperation(SetBusPin);
err=WriteByteT0Sht1x(READ_STATUS_REGISTER,SetBusPin);
*pValue=ReadByteFromSht1x( Ack,SetBusPin);
*pCheckSum=ReadByteFromSht1x( noAck,SetBusPin);
return err;
}
/*写状态寄存器*/
uint8_t WriteStatusRegister(uint8_t *pValue,BusPinOperation *SetBusPin)
{
uint8_t err=0;
StartSHT1XOperation(SetBusPin);
err +=WriteByteT0Sht1x(WRITE_STATUS_REGISTER,SetBusPin);
err +=WriteByteT0Sht1x(*pValue,SetBusPin);
return err;
}
（4）温湿度的读取和计算
发布一组测量命令（‘00000101’表示相对湿度RH，‘00000011’表示温度T）后，控制器要等待测量结束。这个过程需要大约20/80/320ms，分别对应8/12/14bit 测量。根据本人测试8位时，15ms可以；12位时，70ms可以；14位时240ms可以。 SHT1x 通过下拉DATA 至低电平并进入空闲模式，表示测量的结束。控制器在再次触发SCK 时钟前，必须等待这个“数据备妥”信号来读出数据。检测数据可以先被存储，这样控制器可以继续执行其它任务在需要时再读出数据。
/*获取SHT1X的温度值*/
float GetSht1xTemperatureValue(float vdd,BusPinOperation *SetBusPin)
{
float tempValue=0.0;
uint16_t sot=0;
uint8_t err=0;
uint8_t highByte=0;
uint8_t lowByte=0;
uint8_t checkSum=0;
StartSHT1XOperation(SetBusPin);
WriteByteT0Sht1x(TEMP_MEAS_COMMAND,SetBusPin);
SetDataPineDirection(In);
Delayms(240);
if(ReadDataPinBit() == 1)
{
err += 1;
}
highByte=ReadByteFromSht1x(Ack,SetBusPin);
lowByte=ReadByteFromSht1x(Ack,SetBusPin);
checkSum=ReadByteFromSht1x(noAck,SetBusPin);
sot=(uint16_t)highByte;
sot=(sot*256)+(uint16_t)lowByte;
if(err != 0)
{
ResetSHT1XCommunication(SetBusPin);
}
else
{
tempValue=ConvertTemperatureData(sot,vdd);
}
return tempValue;
}
/*获取SHT1X的湿度值*/
float GetSht1xHumidityValue(float temp,BusPinOperation *SetBusPin)
{
float humiValue=0.0;
uint16_t sorh=0;
uint8_t err=0;
uint8_t highByte=0;
uint8_t lowByte=0;
uint8_t checkSum=0;
StartSHT1XOperation(SetBusPin);
WriteByteT0Sht1x(HUMI_MEAS_COMMAND,SetBusPin);
SetDataPineDirection(In);
Delayms(70);
if(ReadDataPinBit() == 1)
{
err += 1;
}
highByte=ReadByteFromSht1x(Ack,SetBusPin);
lowByte=ReadByteFromSht1x(Ack,SetBusPin);
checkSum=ReadByteFromSht1x(noAck,SetBusPin);
sorh=(highByte<<8)|lowByte;
if(err != 0)
{
ResetSHT1XCommunication(SetBusPin);
}
else
{
humiValue=ConvertHumidityData(sorh,temp);
}
return humiValue;
}
对于其他的计算部分直接按公式便写即可。
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