STM32基于软件I2C协议实现温湿度采集

板子：STM32F103C8t6

温湿度采集芯片：AHT20

编译工具：Keil&STM32CubeMX

烧录工具：FlyMcu

串口调试助手：XCOM

一、原理基础

1. I2C

I2C 通讯协议(Inter－Integrated Circuit)是由 Phiilps 公司开发的，由于它引脚少，硬件实现简单，可扩展性强，不需要 USART、CAN 等通讯协议的外部收发设备，现在被广泛地使用在系统内多个集成电路(IC)间的通讯。

2. 软件I2C

直接使用 CPU 内核按照 I2C 协议的要求控制 GPIO 输出高低电平，从而模拟I2C。

使用方法：

需要在控制产生 I2C 的起始信号时，控制作为 SCL 线的 GPIO 引脚输出高电平，然后控制作为 SDA 线的 GPIO 引脚在此期间完成由高电平至低电平的切换，最后再控制SCL 线切换为低电平，这样就输出了一个标准的 I2C 起始信号。

**优点：**软件模拟 I2C 则可以使用任意 GPIO 引脚，相对比较灵活；软件I2C流程更加清楚，操作比较简便。如果要详细了解I2C的协议，使用软件I2C可能更好的理解这个过程。

3. 硬件I2C

直接利用 STM32 芯片中的硬件 I2C 外设。

使用方法：

只要配置好对应的寄存器，外设就会产生标准串口协议的时序。在初始化好 I2C 外设后，只需要把某寄存器位置 1，此时外设就会控制对应的 SCL 及 SDA 线自动产生 I2C 起始信号，不需要内核直接控制引脚的电平。

**优点：**硬件 I2C 直接使用外设来控制引脚，可以减轻 CPU 的负担；在使用I2C过程中，通信更加快，更加稳定

**缺点：**使用硬件I2C 时必须使用某些固定的引脚作为 SCL 和 SDA；对于I2C用法比较复杂

4. AHT20芯片相关信息

具体信息请到官方下载对应产品介绍文档：http://www.aosong.com/class-36.html

二、实现

1. 使用STM32CubeMX配置项目

如图配置以下引脚，并分别设置RCC、SYS、USART；并使用GPIO_PB6和GPIO_PB7两个引脚模拟SDA

配置完成后生成代码，用keil打开

2. Keil

在在奥松官网下载AHT20芯片代码的头文件

将此头文件添加到Keil中去

在main函数代码：

int main(void)
{
  uint32_t CT_data[2]={0,0};
	volatile int  c1,t1;
	
	Delay_1ms(500);

	HAL_Init();

	SystemClock_Config();

	MX_GPIO_Init();
	MX_DMA_Init();
	MX_USART1_UART_Init();
	
	//初始化AHT20
	AHT20_Init();
	Delay_1ms(500);
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */
/* USER CODE END WHILE */
		AHT20_Read_CTdata(CT_data);       //不经过CRC校验，直接读取AHT20的温度和湿度数据    推荐每隔大于1S读一次
		//AHT20_Read_CTdata_crc(CT_data);  //crc校验后，读取AHT20的温度和湿度数据 
	

		c1 = CT_data[0]*1000/1024/1024;  //计算得到湿度值c1（放大了10倍）
		t1 = CT_data[1]*2000/1024/1024-500;//计算得到温度值t1（放大了10倍）
		printf("正在检测");
		HAL_Delay(100);
		printf(".");
		HAL_Delay(100);
		printf(".");
		HAL_Delay(100);
		printf(".");
		HAL_Delay(100);
		printf(".");
		HAL_Delay(100);
		printf(".");
		HAL_Delay(100);
		printf(".");
		HAL_Delay(100);
		printf(".");
		HAL_Delay(100);
		printf(".");
		HAL_Delay(100);
		printf(".");
		HAL_Delay(100);
		printf(".");
		printf("\r\n");
		HAL_Delay(1000);
		printf("温度:%d%d.%d",t1/100,(t1/10)%10,t1%10);
		printf("湿度:%d%d.%d",c1/100,(c1/10)%10,c1%10);
		printf("\r\n");
		printf("等待");
		HAL_Delay(100);
		printf(".");
		HAL_Delay(100);
		printf(".");
		HAL_Delay(100);
		printf(".");
		HAL_Delay(100);
		printf(".");
		HAL_Delay(100);
		printf(".");
		HAL_Delay(100);
		printf(".");
		HAL_Delay(100);
		printf(".");
		HAL_Delay(100);
		printf(".");
		HAL_Delay(100);
		printf(".");
		HAL_Delay(100);
		printf(".");
		printf("\r\n");
		HAL_Delay(1000);
    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

3. 运行效果：

使用FlyMCU烧录后重启运行，并打开串口接收器。

三、总结

软件模拟 I2C 则可以使用任意 GPIO 引脚，相对比较灵活；软件I2C流程更加清楚，操作比较简便。如果要详细了解I2C的协议，使用软件I2C可能更好的理解这个过程。

四、参考文章

HarrietLH： stm32通过I2C接口实现温湿度（AHT20）的采集

醉意丶千层梦： STM32F103基于I2C协议的AHT20温湿度传感器的数据采集

五、源码

github: https://github.com/Wattson1128/HomeWork11_3/tree/main/AHT20-TEST