1. 背景

工作中，需要使用到SHT21温湿度传感器。相关手册：SHT21

由于焊接的问题，部分芯片存在通信异常初始化失败的问题。因而在代码中采用了极端的异常处理。（不断复位初始化）

1.1 芯片简易资料

SHT21
湿度和温度传感器IC
包含：
（1）电容式相对湿度传感器
（2）带隙温度传感器
-------------------------
包括，一个放大器，AD转换器，OTP存储器和一个数字处理单元

解析度，12位 0.04
8位 0.7

传感器建议在正常范围内工作，长期暴露在正常条件之外，尤其是在湿度大于80%RH的环境中，可能会暂时抵消RH信号，且加速老化。

对光不敏感，但长期暴露在阳光或者强烈的紫外线辐射下可能会使传感器老化。

注意：
如果SCL和SDA并行走线，且超过10cm以上，可能会导致串扰和通信中断。
可以通过在信号之间路由VDD 和/或 VSS 和/或使用屏蔽电缆线来解决。
此外降低SCL频率可能会改善信号。
电源引脚（VDD和VSS）必须使用100nf的去耦电容。

为了避免信号竞争，MCU需要仅将SDA、SCL驱动为低电平。需要外部上拉电阻（10K）。

1.2 关于使用

第一步，将传感器上电至 VDD（2.1V~3.6V）
上电后，传感器在SCL为高电平时，最多需要15ms才能进入空闲状态，即准备好接收来自主机MCU的命令

1.3 IIC通信

（1）每次的通信传输需要以起始条件开始，以结束条件结束。
（2）在发送一个起始条件之后，需要发送设备地址（0x81/0x80 读写）
（3）发出测量命令，温度为 1110 0011 相对湿度为 1110 0101 。
（4）等待测量完成

基本命令：
触发温度测量（hold master） 1110 0011 0xe3
触发相对湿度测量（hold master） 1110 0101 0xe5

触发温度测量（no hold master） 1111 0011 0xf3
触发相对湿度测量（no hold master） 1111 0101 0xf5

写用户寄存器
读用户寄存器
软件复位

1.4 关于保持主机模式和不保持主机模式

保持：
不保持：

1.5 注意事项

转换时间：
测量持续时间为ms级 (默认)
12位的相对湿度，22~29ms
14位的温度测量，66~85ms

2. 代码实现

2.1 初始化和测量的函数

测量时，启动测量，等待转换完成，读出数据，停止测量。

SHT21_Measurement函数，每10ms进一次。第9次进入（经过90ms），第12次经过（120-90=30ms）

#include "main.h"#define CNT_NUM 50
/*----------------------------------------------------------------------------*/extern void SHT2x_SoftReset(void);
extern void SHT2x_SetResolution(SHT2x_Resolution res);extern uint8_t SHT2x_ReadUserReg(void);extern uint16_t SHT2x_GetRaw_Rx(void);
extern void     SHT2x_GetRaw_Tx(uint8_t cmd);extern uint16_t config_read(uint16_t readAddr);
extern void config_write(uint16_t writeAddr,uint16_t writeData);
extern int modbus_ReportResetCnt(void);
void init_SHT21(void)
{SHT2x_SoftReset();HAL_Delay(20);//SHT2x_SetResolution(RES_14_12);SHT2x_GetRaw_Tx(SHT2x_READ_TEMP_NOHOLD);//读取已复位次数g_RebootCnt = config_read(REG_ADDR_REBOOT_CNT);if(g_RebootCnt>CNT_NUM){uint16_t data = SHT2x_GetRaw_Rx();if(data!=0||g_RebootCnt==0xFFFF)//读取成功或者首次运行，需要清零计数标志{g_RebootCnt = 0;config_write(REG_ADDR_REBOOT_CNT,g_RebootCnt);SHT2x_GetRaw_Tx(SHT2x_READ_TEMP_NOHOLD);}}//读取主动复位总数g_RebootCntTotal = config_read(REG_ADDR_REBOOT_CNT_TOTAL);if(g_RebootCntTotal==0xFFFF)//首次运行，未清零{g_RebootCntTotal=0;config_write(REG_ADDR_REBOOT_CNT_TOTAL,g_RebootCntTotal);}//上报复位数到PLCmodbus_ReportResetCnt();
}//相对湿度 每30ms 读一次
//温度     每90ms 读一次
void SHT21_Measurement(void)
{static uint8_t cnt=0;if(g_RebootCnt>CNT_NUM)return;cnt++;if(cnt==9) //读取温度{uint16_t data=0;data= SHT2x_GetRaw_Rx();if(data==0)//读取失败{g_RebootCnt++;//记录复位次数到eeprom中config_write(REG_ADDR_REBOOT_CNT,g_RebootCnt);//通过自动复位来自救RX1_LED_GPIO_Port->BSRR = (uint32_t)RX1_LED_Pin << 16u;RX2_LED_GPIO_Port->BSRR = (uint32_t)RX2_LED_Pin << 16u;RX3_LED_GPIO_Port->BSRR = (uint32_t)RX3_LED_Pin << 16u;TX1_LED_GPIO_Port->BSRR = (uint32_t)TX1_LED_Pin << 16u;TX2_LED_GPIO_Port->BSRR = (uint32_t)TX2_LED_Pin << 16u;TX3_LED_GPIO_Port->BSRR = (uint32_t)TX3_LED_Pin << 16u;while(1);}shtValue.T = -4685 + 17572 * (data/ 65536.0);SHT2x_GetRaw_Tx(SHT2x_READ_RH_NOHOLD);}if(cnt>=12)//读取湿度{uint16_t data=0;data= SHT2x_GetRaw_Rx()&0xfffc;if(data==0||data>55574)//读取失败 {g_RebootCnt++;//记录复位次数到eeprom中config_write(REG_ADDR_REBOOT_CNT,g_RebootCnt);HAL_Delay(3);//记录总复位次数g_RebootCntTotal++;config_write(REG_ADDR_REBOOT_CNT_TOTAL,g_RebootCntTotal);//通过自动复位来自救RX1_LED_GPIO_Port->BSRR = (uint32_t)RX1_LED_Pin << 16u;RX2_LED_GPIO_Port->BSRR = (uint32_t)RX2_LED_Pin << 16u;RX3_LED_GPIO_Port->BSRR = (uint32_t)RX3_LED_Pin << 16u;TX1_LED_GPIO_Port->BSRR = (uint32_t)TX1_LED_Pin << 16u;TX2_LED_GPIO_Port->BSRR = (uint32_t)TX2_LED_Pin << 16u;TX3_LED_GPIO_Port->BSRR = (uint32_t)TX3_LED_Pin << 16u;while(1);}shtValue.RH = -600 + 12500 * (data /65536.0);SHT2x_GetRaw_Tx(SHT2x_READ_TEMP_NOHOLD);cnt=0;}
}

2.2 IIC通信相关的函数

/* SHT21湿度温度传感器 设备地址默认0x80*/
#include "Define.h"
#include "TypeDef.h"/***  @brief Performs a soft reset.*/
void SHT2x_SoftReset(void){uint8_t cmd = SHT2x_SOFT_RESET;HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c2, SHT2x_I2C_ADDR << 1, &cmd, 1, SHT2x_TIMEOUT);
}/*** @brief Gets the value stored in user register.* @return 8-bit value stored in user register, 0 to 255.*/
uint8_t SHT2x_ReadUserReg(void) {uint8_t val;uint8_t cmd = SHT2x_READ_REG;HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c2, SHT2x_I2C_ADDR << 1, &cmd, 1, SHT2x_TIMEOUT);HAL_I2C_Master_Receive(&hi2c2, SHT2x_I2C_ADDR << 1, &val, 1, SHT2x_TIMEOUT);return val;
}void     SHT2x_GetRaw_Tx(uint8_t cmd) {HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c2, SHT2x_I2C_ADDR << 1, &cmd, 1, SHT2x_TIMEOUT);
}uint16_t SHT2x_GetRaw_Rx(void) {uint8_t val[3] = { 0 };HAL_I2C_Master_Receive(&hi2c2, SHT2x_I2C_ADDR << 1, val, 3, SHT2x_TIMEOUT);return (val[0] << 8 | val[1]);
}/*** @brief Sets the measurement resolution.* @param res Enum resolution.* @note Available resolutions: RES_14_12, RES_12_8, RES_13_10, RES_11_11.* @note RES_14_12 = 14-bit temperature and 12-bit RH resolution, etc.*/
void SHT2x_SetResolution(SHT2x_Resolution res) {uint8_t val = SHT2x_ReadUserReg();val = (val & 0x7e) | res;uint8_t temp[2] = { SHT2x_WRITE_REG, val };HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c2, SHT2x_I2C_ADDR << 1, temp, 2, SHT2x_TIMEOUT);
}

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