温湿度传感器在嵌入式开发中应用场景非常多。本文主要利用STM32及HAL库完成SHT2x温湿度传感器温湿度值得读取及将值通过串口打印出来。

一、SHT20芯片芯片介绍

1、官方收据手册可以该网站下载：数字温湿度传感器 SHT2X-深圳市森思德克科技有限公司

该网站提供的手册为英文的，该芯片使用较多，通过百度也能找到中文的。

2、SHT20 配有一个全新设计的 CMOSens®芯片、一个经过改进的电容式湿度传感元件和一个标准的能隙温度传感元件。(这段摘自数据手册)

二、芯片技术手册读到可能对后续编程有用的信息

1、该芯片采用数字输出，I2C接口，低功耗。

2、SHT20的分辨率可以通过输入命令进行改变(8/12bit乃至12/14bit的RH/T)。RH代表湿度，T代表温度。

3、默认测量分辨率14bit(温度)/12bit(湿度)，可通过寄存器发送命令将其减少到12/8bit，11/11bit，13/10bit。

4、温湿度测量频率过高，传感器自身温度会升高而影响精度。

5、接口定义

6、传感器通讯流程如下

(1)启动传感器：将传感器上电后，传感器最多需要15毫秒时间(此时SCL为高电平)以达到空闲状态，即做好准备接收由主机MCU发送的命令。

(2)启动/停止时序:参照标准I2C总线。

(3)在启动传输后，随后传输的I2C首字节应包括7位的I2C设备地址和一个SDA方向位(读：1，写：0)。等待应答后，发送温度或湿度的测量命令。

(4)传感器地址由厂商写死的，I2C 设备地址（地址‘1000’000’）和一个 SDA
方向位（读 R： ‘1’，写 W： ‘0’）。

7、基本命令集

命令	释义	代码	十六进制
触发 T 测量	保持主机	1110’0011	0XE3(主机模式)
触发 RH 测量	保持主机	1110’0101	0XE5(主机模式)
触发 T 测量	非保持主机	1111’0011	0XF3(非主机模式)
触发 RH 测量	非保持主机	1111’0101	0XF5(非主机模式)
写用户寄存器		1110’0110	0XE6
读用户寄存器		1110’0111	0XE7
软复位		1111’1110	0XFE

8、主机/非主机模式

(1)MCU与传感器之间的通讯有两种不同的工作方式：主机模式或非主机模式。

(2)在主机模式下，在测量过程中，SCL线被封锁(由传感器进行控制)。在非主机模式下，当传感器执行测量任务时，SCL线仍然保持开放状态，可进行其他通讯。非主机模式允许传感器进行测量时在总线上处理其他I2C总线通讯任务。

(3)在主机模式测量时，SHT2x将SCL拉低强制主机进入等待状态。通过释放SCL线，表示传感器内部处理工作结束，进而可以继续数据传送。

第一步：发送起始信号→

第二步：发送传感器写地址→

第三步骤：等待传感器应答→

第四步：发送测量信号命令→

第五步骤：等待传感器应答→

第六步：发送起始信号→

第七步：发送传感器读地址→

第八步：等待传感器应答→

第九步：测量期间保持(延时一会)→

第十步：接收数据高八位，主机发送应答→

第十一步：接收数据低八位，主机发送应答→

第十二步：接收校验码值→主机发送NACK、P(传输停止时序)。

由于测量的最大分辨率为14位，第二字节SDA上的后两位(bit43和bit44)用来传输相关的状态信息。

后两位即LSB Stat简称 LSBs 。两个LSBs中的bit1表明测量的类型('0':温度， '1'：湿度)。bit0位当前没有赋值。（这点非主机模式也是这种）

(4)在非主机模式时，MCU需要对传感器状态进行查询。主机发送一个启动传输时序，之后发送读地址（ 1000’0001）。如果内部处理工作完成，单片机查询到传感器发出的确认信号后，相关的数据就可以通过MCU进行读取。如果测量处理工作没有完成，传感器无确认位(ACK)输出，此时必须重新发送启动传输时序。

9、软复位

三、I2C代码

1、头文件

#ifndef __DRV_SHT2x_I2C_H
#define __DRV_SHT2x_I2C_H/*头文件包含*/
#include "drv_gpio.h"
#include "drv_i2c.h"              /*包含uS级延时函数*//*宏定义*/
/*置位与清零SCL管脚*/
#define __SHT2X_I2C_SCL_H()       HAL_GPIO_WritePin(SHT_SCL_GPIO_Port,SHT_SCL_Pin,GPIO_PIN_SET)
#define __SHT2X_I2C_SCL_L()       HAL_GPIO_WritePin(SHT_SCL_GPIO_Port,SHT_SCL_Pin,GPIO_PIN_RESET)
/*置位与清零SDA管脚*/
#define __SHT2X_I2C_SDA_H()       HAL_GPIO_WritePin(SHT_SDA_GPIO_Port,SHT_SDA_Pin,GPIO_PIN_SET)
#define __SHT2X_I2C_SDA_L()       HAL_GPIO_WritePin(SHT_SDA_GPIO_Port,SHT_SDA_Pin,GPIO_PIN_RESET)
/*读取SDA管脚状态*/
#define __SHT2X_READ_I2C_SDA()    HAL_GPIO_ReadPin(SHT_SDA_GPIO_Port,SHT_SDA_Pin)
/*读取SCL管脚状态*/
#define __SHT2X_READ_I2C_SCL()    HAL_GPIO_ReadPin(SHT_SCL_GPIO_Port,SHT_SCL_Pin)/*设置SDA管脚为输出模式*/
#define __SHT2X_I2C_SDA_OUT()     SHT_SDA_OutputMode()
/*设置SDA管脚为输入模式*/
#define __SHT2X_I2C_SDA_INPUT()   SHT_SDA_InputMode()/*函数声明*/
void    SHT_SDA_OutputMode();                              /*设置SHT_SDA管脚为输出模式*/
void    SHT_SDA_InputMode(void);                           /*设置SHT_SDA管脚为输入模式*/
void    SHT2X_I2C_Init(void);                              /*SHT_SDA和SHT_SCL引脚电平初始化*/
void    SHT2X_I2C_Start(void);                             /*sht2x_I2C总线起始信号时序*/
void    SHT2X_I2C_Stop(void);                              /*sht2x_I2C总线停止信号时序*/
uint8_t SHT2X_I2C_Wait_Ack(void);                          /*IIC等待应答信号,1接收应答失败,0接收应答成功*/
void    SHT2X_I2C_Ack(void);                                /*IIC产生应答*/
void    SHT2X_I2C_NAck(void);                              /*IIC不产生应答*/
void    SHT2X_I2C_Write_Byte(uint8_t Byte);                /*SHT2X_I2C总线写字节时序*/
uint8_t SHT2X_I2C_Read_Byte(I2C_ACK_TypeDef AckValue);      /*SHT2X_I2C总线读字节时序*/#endif

2、C文件

#include "drv_sht2x_i2c.h"/**功能：设置SHT_SDA管脚为输出模式*参数：无*返回值：无*/
void SHT_SDA_OutputMode()
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};GPIO_InitStruct.Pin = SHT_SDA_Pin;    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;    /*输出模式*/GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);
}/**功能：设置SHT_SDA管脚为输入模式*参数：无*返回值：无*/
void SHT_SDA_InputMode(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};GPIO_InitStruct.Pin = SHT_SDA_Pin;                    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;      /*输入模式*/GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);
}/**功能：SHT_SDA和SHT_SCL引脚电平初始化*参数：无*返回值：无*测试：OK*/
void SHT2X_I2C_Init(void)
{__SHT2X_I2C_SCL_H();__SHT2X_I2C_SDA_H();HAL_Delay(15);            /*延时15mS*/
}/**功能：sht2x_I2C总线起始信号时序*参数：无*返回值：无*注意：开始状态是由主机控制的一种特殊总线状态，指示从机传输开始(Start之后，BUS总线一般被认为处于占线状态)*/
void SHT2X_I2C_Start(void)
{__SHT2X_I2C_SDA_OUT();     /*SDA配置为输出模式*//*SCL为高电平，SDA的下降沿为I2C起始信号*/__SHT2X_I2C_SDA_H();__SHT2X_I2C_SCL_H();I2C_Delay_us(20);__SHT2X_I2C_SDA_L();I2C_Delay_us(20);__SHT2X_I2C_SCL_L();
}/**功能：sht2x_I2C总线停止信号时序*参数：无*返回值：无*注意：停止状态是由主机控制的一种特殊的总线状态，指示从机传输结束(Stop之后，BUS总线一般被认为处于空闲状态)*/
void SHT2X_I2C_Stop(void)
{__SHT2X_I2C_SDA_OUT();/*SCL为高电平，SDA的上升沿为I2C停止信号*/__SHT2X_I2C_SDA_L();__SHT2X_I2C_SCL_H();I2C_Delay_us(1);I2C_Delay_us(10);__SHT2X_I2C_SDA_H();
}/**功能：IIC等待应答信号*参数：无*返回值：1接收应答失败,0接收应答成功*/
uint8_t SHT2X_I2C_Wait_Ack(void)
{uint8_t ucErrTime = 0;SHT_SDA_InputMode();    __SHT2X_I2C_SDA_H();I2C_Delay_us(10);__SHT2X_I2C_SCL_H();I2C_Delay_us(10);while(__SHT2X_READ_I2C_SDA()){ucErrTime++;if(ucErrTime > 250){SHT2X_I2C_Stop();return NACK;}}__SHT2X_I2C_SCL_L();  return ACK;
}/**功能：IIC产生应答*/
void SHT2X_I2C_Ack(void)
{__SHT2X_I2C_SCL_L();__SHT2X_I2C_SDA_OUT();__SHT2X_I2C_SDA_L();I2C_Delay_us(20);__SHT2X_I2C_SCL_H();I2C_Delay_us(20);__SHT2X_I2C_SCL_L();
}/**功能：IIC不产生应答*/
void SHT2X_I2C_NAck(void)
{__SHT2X_I2C_SCL_L();__SHT2X_I2C_SDA_OUT();__SHT2X_I2C_SDA_H();I2C_Delay_us(20);__SHT2X_I2C_SCL_H();I2C_Delay_us(20);__SHT2X_I2C_SCL_L();
}/**功能：SHT2X_I2C总线写字节时序*参数：Byte：写入的内容*测试：OK*/
void SHT2X_I2C_Write_Byte(uint8_t Byte)
{__SHT2X_I2C_SDA_OUT();         /*SDA配置为输出模式*//*SCL为低电平时，SDA准备数据,接着SCL为高电平，读取SDA数据*/for (uint8_t i = 0; i < 8; i++){/*SCL清零，主机SDA准备数据*/__SHT2X_I2C_SCL_L();I2C_Delay_us(1);if((Byte & (1 << 7)) == (1 << 7)){__SHT2X_I2C_SDA_H();}else{__SHT2X_I2C_SDA_L();}I2C_Delay_us(1);/*SCL置高，传输数据*/__SHT2X_I2C_SCL_H();I2C_Delay_us(10);/*准备发送下一比特位*/Byte <<= 1;}__SHT2X_I2C_SCL_L();
}/**功能：SHT2X_I2C总线读字节时序*参数：*返回值：读取到的数据*测试：OK*/
uint8_t SHT2X_I2C_Read_Byte(I2C_ACK_TypeDef AckValue)
{uint8_t byte = 0;__SHT2X_I2C_SDA_INPUT();/*SCL为低电平时，SDA准备数据,接着SCL为高电平，读取SDA数据*/for (uint8_t i = 0; i < 8; i++){/*准备接收下一比特位*/byte <<= 1;/*SCL清零，从机SDA准备数据*/__SHT2X_I2C_SCL_L();I2C_Delay_us(10);/*SCL置高，获取数据*/__SHT2X_I2C_SCL_H();I2C_Delay_us(10);   byte |= __SHT2X_READ_I2C_SDA();    }/*SCL清零，主机准备应答信号*/__SHT2X_I2C_SCL_L();I2C_Delay_us(1);__SHT2X_I2C_SDA_OUT();/*主机发送应答信号*/    if(AckValue == ACK){__SHT2X_I2C_SDA_L();}else{__SHT2X_I2C_SDA_H();    }I2C_Delay_us(1);__SHT2X_I2C_SCL_H();   I2C_Delay_us(10);/*SCL先清零，再释放SDA，防止连续传输数据时，从机错将SDA释放信号当成NACk信号*/__SHT2X_I2C_SCL_L();__SHT2X_I2C_SDA_H();   I2C_Delay_us(1);/*返回数据*/return byte;
}

四、SHT2x代码

1、头文件

#ifndef __SHT2_H
#define __SHT2_H/*头文件包含*/
#include "main.h"/*宏定义*/
#define SHT2x_ADDR_READ    0x81    /*传感器i2C读地址*/
#define SHT2x_ADDR_WRITE   0x80    /*传感器I2C写地址*//*测量信号的选择*/
typedef enum{HUMIDITY,                /*选择湿度*/TEMP                     /*选择温度*/
}etSHT2xMeasureType;         /* *功能：传感器命令  *TRIG：触发(trigger)  *MEASUREMENT：测量*HM:hold master*/
typedef enum{/*主机模式*/TRIG_T_MEASUREMENT_HM    = 0xE3,  /*触发温度测量，主机模式*/TRIG_RH_MEASUREMENT_HM   = 0xE5,  /*触发湿度测量，主机模式*//*非主机模式*/TRIG_T_MEASUREMENT_POLL  = 0xF3,  /*触发温度测量，非保持主机*/TRIG_RH_MEASUREMENT_POLL = 0xF5,  /*触发湿度测量，非保持主机*/USER_REG_W               = 0xE6,  /*command writing user register(写用户寄存器)*/USER_REG_R               = 0xE7,  /*command reading user register(读用户寄存器)*/SOFT_RESET               = 0xFE   /*command soft reset(软件复位)*/
}etSHT2xCommand;/*函数声明*/
float SHT2x_MeasurePoll(etSHT2xMeasureType SHT2xMeasureType);      /*非主机模式采集温度或湿度*/#endif

2、C文件

/**文件：SHT2x.c *功能：温湿度采集程序*//*头文件包含*/
#include "SHT2x.h"
#include "drv_uart.h"
#include "drv_sht2x_i2c.h"/**功能：非主机模式采集温度或湿度*参数：SHT2xMeasureType:需要采集的项，HUMIDITY湿度 TEMP温度*返回值：读到的温湿度值
*/
float SHT2x_MeasurePoll(etSHT2xMeasureType SHT2xMeasureType)
{float temp;              /*临时变量*/unsigned char MSB,LSB;   /*存储测量值的高八位和低八位*/float Humidity,Temperature;SHT2X_I2C_Start();                             /*sht2x_I2C总线起始信号时序*/SHT2X_I2C_Write_Byte(SHT2x_ADDR_WRITE);        /*sht2x_I2C总线写传感器写地址*/if(SHT2X_I2C_Wait_Ack() == ACK)       /*写写地址等待应答*/    {switch(SHT2xMeasureType)      { case HUMIDITY:                           /*湿度*/  SHT2X_I2C_Write_Byte(TRIG_RH_MEASUREMENT_POLL);     /*非主机模式测湿度命令*/ break;  case TEMP:                      /*温度*/    SHT2X_I2C_Write_Byte(TRIG_T_MEASUREMENT_POLL);     /*非主机模式测温度命令*/break;  default: printf("Tip: SHT2x_MeasurePoll function error.\r\n");break;}if(SHT2X_I2C_Wait_Ack() == 0)     /*非主机模式测温湿度指令应答*/ {HAL_Delay(85);                  /*延时等待测量完成*/SHT2X_I2C_Start();  SHT2X_I2C_Write_Byte(SHT2x_ADDR_READ);              /*sht2x_I2C总线写传感器读地址*/if(SHT2X_I2C_Wait_Ack() == 0)   /*写读地址等待应答*/{MSB = SHT2X_I2C_Read_Byte(ACK);LSB = SHT2X_I2C_Read_Byte(ACK);SHT2X_I2C_Read_Byte(NACK); SHT2X_I2C_Stop();LSB &= 0xfc;temp = MSB*256 + LSB;if (SHT2xMeasureType == HUMIDITY){ Humidity =(temp*125)/65536-6;//printf("Humidity = %.2f\r\n",Humidity);return Humidity;}                                                                                                  else      { Temperature = (temp*175.72)/65536-46.85;//printf("Temperature = %.2f\r\n",Temperature);return Temperature; }}}}printf("Tip: SHT2x_MeasurePoll error\r\n");return 0XFF;     /*表示出错了*/}

五、测试

float Humidity,Temperature;   //定义温度和湿度变量
while (1){/*Test*/Temperature = SHT2x_MeasurePoll(TEMP);      /*非主机模式采集温度*/printf("Temperature%.2f\r\n",Temperature);Humidity = SHT2x_MeasurePoll(HUMIDITY);       /*非主机模式采集湿度*/printf("Humidity = %.2f\r\n",Humidity);HAL_Delay(1000);
}

STM32使用HAL库编写SHT2x温湿度传感器驱动相关推荐

【STM32】HAL库 STM32CubeMX教程十五---FMC-SDRAM(一)
前言: 本系列教程将HAL库与STM32CubeMX结合在一起讲解,使您可以更快速的学会各个模块的使用本文 1首先讲解什么是FMC及SDRAM,W9825G6KH芯片原理,2基于CubeMx创建工程 ...
【STM32】HAL库 STM32CubeMX教程十四---SPI
前言: 本系列教程将HAL库与STM32CubeMX结合在一起讲解,使您可以更快速的学会各个模块的使用在我们的HAL库中,对硬件SPI函数做了很好的集成,使得之前SPI几百行代码,在HAL库中,只需 ...
stm32 ADC hal库实现
stm32 ADC hal库实现 1.ADC的作用 (1)简介: ADC(Analog-to-Digital Converter),即模拟-数字转换器,可以将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号,进 ...
STM32的HAL库分析及使用
STM32的三种开发方式通常新手在入门STM32的时候,首先都要先选择一种要用的开发方式,不同的开发方式会导致你编程的架构是完全不一样的.一般大多数都会选用标准库和HAL库,而极少部分人会通过直接配 ...
STM32之HAL库详解及手动移植
转载出处:http://blog.csdn.net/zcshoucsdn/article/details/55213616 HAL库结构说到STM32的HAL库,就不得不提STM32CubeMX ...
正点原子STM32(基于HAL库)0
目录开发环境搭建与使用常用开发工具简介 MDK 安装仿真器驱动安装 CH340 USB 虚拟串口驱动安装使用MDK5 编译例程使用串口下载程序使用DAP 下载与调试程序使用DAP 下载程 ...
STM32CubeMX | 基于STM32使用HAL库实现USB组合设备之多路CDC
STM32CubeMX | 基于STM32使用HAL库实现USB组合设备之多路CDC 本博客完整代码下载地址:https://download.csdn.net/download/qq15347150 ...
正点原子STM32(基于HAL库)5
目录 SRAM 实验存储器简介 SRAM 方案简介硬件设计程序设计程序流程图程序解析下载验证内存管理实验内存管理简介硬件设计程序设计程序流程图程序解析下载验证 SD 卡实验 ...
【STM32】HAL库 STM32CubeMX教程十五---FMC-SDRAM(二)
前言: 本系列教程将HAL库与STM32CubeMX结合在一起讲解,使您可以更快速的学会各个模块的使用上一讲我们说了CubeMX配置SDRAM的一些基本配置,还有FMC跟SDRAM的讲解,这一讲我们 ...

STM32使用HAL库编写SHT2x温湿度传感器驱动