STM32-Cube-IIC通讯

一、温湿度传感器AHT20–IIC通讯轮询模式

1、创建新项目，芯片选用STM32F103C8T6，项目名为iic。

2、根据AHT20所连接的引脚，开启IIC1外设。

3、项目管理，为每个外设生成一个.c、.h文件，这样就可以include头文件，拿到huart1或者hi2c这类外设的操作句柄了，之后保存生成代码。

4、创建自己的.c、.h文件

1. Core→Inc右键→New→Hreader File，命名aht20.h
2. Core→src右键→New→Source File，命名aht20.c

5、代码部分

1. 根据数据手册的传感器读取流程1，可以写出AHT20的初始化函数。

#define AHT20_ADDRESS	0X70
/* HAL库会根据用户发送或者接受数据将地址最后一位置1或者置0 */void AHT20_Init(void) {uint8_t	readBuffer;HAL_Delay(40);HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, AHT20_ADDRESS, &readBuffer, 1, HAL_MAX_DELAY);if ((readBuffer & 0x08) == 0x00) {uint8_t	sendBuffer[3] = {0xBE, 0x08, 0x00};HAL_I2C_Master_Receive(&hi2c1, AHT20_ADDRESS, sendBuffer, 3, HAL_MAX_DELAY);}
}

2. 根据数据手册的传感器读取流程2跟3，还有数据表可以写出AHT20的读取测量数据的函数。
   

void AHT20_Read(float *Temperature, float *Humidity) {uint8_t	sendBuffer[3] = {0xAC, 0x33, 0x00};uint8_t	readBuffer[6];HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, AHT20_ADDRESS, sendBuffer, 3, HAL_MAX_DELAY);HAL_Delay(75);HAL_I2C_Master_Receive(&hi2c1, AHT20_ADDRESS, readBuffer, 6, HAL_MAX_DELAY);if ((readBuffer[0] & 0x80) == 0x00) {uint32_t data = 0;data = ((uint32_t)readBuffer[3] >> 4) + ((uint32_t)readBuffer[2] << 4) + ((uint32_t)readBuffer[1] << 12);*Humidity = data * 100.0f / (1 << 20);data = ((uint32_t)readBuffer[5]) + ((uint32_t)readBuffer[4] << 8) + (((uint32_t)readBuffer[3] & 0x0F) << 16);*Temperature = (data * 200.0f / (1 << 20)) - 50;}}

3. 由于我们使用到浮点数，Cube默认没有启用编译器对浮点数输出的支持，在菜单栏project→properties进入设置页面勾选图纸选项开启此功能。
   
4. 主函数部分。

• 先将AHT20初始化，创建两个变量和一个用来临时存放数据的数组。

  AHT20_Init();float temperature, humidity;char dataArray[50];

• 在循环语句种，读取测量数据并通过串口发送出来。

  while (1){AHT20_Read(&temperature, &humidity);sprintf(dataArray, "温度：%.f ℃, 湿度:%.f %%\r\n", temperature, humidity);/* sprintf() 函数只是将特定格式存于数组dataArray中，再通过串口将数组发送出去 */HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)dataArray, strlen(dataArray), HAL_MAX_DELAY);HAL_Delay(1000);}

5. 编译代码并烧录，再通过连接串口获取单片机发送的数据。
   

二、IIC中断模式与状态机

1、IIC中断模式

1. 打开IIC的中断向量并保存生成代码。
   

2、利用状态机编程代码。

• 前面我们使用的轮询的方式，读取模块的数据时，有等待时间，等待读取成功之后才发送到串口显示出来。如果我们只是简单的将轮询模式中IIC的发送和接受改成中断模式，会导致数据的读取还未完成时就将数据给发送出去，造成数据的错误，所以我们需要对代码进行改造，利用状态机来编码，不同的状态做不同的事。

1.因为状态机的原理就是不同的状态做不同的事情，所以我们将上面读取数据的函数AHT20_Read()拆分为三个单独的函数，如下：

1. 发送测量指令：

/* 测量函数 */
void AHT20_Measure(void) {//因为函数用的是sendBuffer指针的地址，函数运行结束之后就会被释放，被其他变量所使用，所以这里需要使用static来创建数组，保证数组的地址一直存在。static uint8_t	sendBuffer[3] = {0xAC, 0x33, 0x00};HAL_I2C_Master_Transmit_IT(&hi2c1, AHT20_ADDRESS, sendBuffer, 3);
}

2. 获取模块的数据：

/* 获取数据 */
void AHT20_GetData(void) {//将获取的数据存于readBuffer数组之中，readBuffer为全局变量，方便其他函数使用HAL_I2C_Master_Receive_IT(&hi2c1, AHT20_ADDRESS, readBuffer, 6);
}

3. 解析获取的数据：

uint8_t	readBuffer[6] = {0};/* 解析获取到的数据 */
void AHT20_AnalysisData(float *Temperature, float *Humidity) {if ((readBuffer[0] & 0x80) == 0x00) {uint32_t data = 0;data = ((uint32_t)readBuffer[3] >> 4) + ((uint32_t)readBuffer[2] << 4) + ((uint32_t)readBuffer[1] << 12);*Humidity = data * 100.0f / (1 << 20);data = ((uint32_t)readBuffer[5]) + ((uint32_t)readBuffer[4] << 8) + (((uint32_t)readBuffer[3] & 0x0F) << 16);*Temperature = (data * 200.0f / (1 << 20)) - 50;}
}

4. 函数注意要在头文件中申明，方便其他文件使用。

2.创建状态机模型

/* USER CODE BEGIN PV */
uint8_t aht20State = 0;
/* USER CODE END PV */

• 0：初始状态，发送测量指令，然后将状态变为1
• 1：正在发送测量指令中
• 2：发送完成，按照手册中需要等75ms后才可以进行读取
• 3：读取中
• 4：读取完成，对数据进行解析并展示数据并且需要将状态恢复到初始状态，进行下一个循环。

3.代码部分

• 主函数的循环语句中，我们发现没有状态1切换到状态2、状态3切换到状态4的语句，我们需要所以我们需要借助IIC中断的回调函数来实现切换状态的功能。也因为状态aht20State需要在其他函数中使用，所以我们需要将次变量在头文件中加上extern来声明，其他文件中才可以使用。
• main.h文件中

/* Exported constants --------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN EC */
extern uint8_t aht20State;
/* USER CODE END EC */

• main.c文件中

  while (1){if (aht20State == 0) {			//初始状态，发送测量指令AHT20_Measure();aht20State = 1;}  else if (aht20State == 2) {		//发送完成，等75ms后才可以进行读取HAL_Delay(75);AHT20_GetData();aht20State = 3;} else if (aht20State == 4) {		//读取完成，对数据进行解析并展示数据AHT20_AnalysisData(Temperature, Humidity);sprintf(dataArray, "温度：%.f ℃, 湿度:%.f %%\r\n", temperature, humidity);HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)dataArray, strlen(dataArray), HAL_MAX_DELAY);HAL_Delay(5000);aht20State = 0;}

• 在i2c.c文件中，发送完成和接受完成的回调函数。

void HAL_I2C_MasterTxCpltCallback(I2C_HandleTypeDef *hi2c) {if (hi2c == &hi2c1) {aht20State = 2;}
}

void HAL_I2C_MasterRxCpltCallback(I2C_HandleTypeDef *hi2c) {if (hi2c == &hi2c1) {aht20State = 4;}
}

• 在上个实例中我们用得是阻塞式IIC通讯，关于AHT20_Init（）的函数中也要修改成中断模式：

void AHT20_Init(void) {uint8_t	readBuffer;HAL_Delay(40);HAL_I2C_Master_Transmit_IT(&hi2c1, AHT20_ADDRESS, &readBuffer, 1);if ((readBuffer & 0x08) == 0x00) {uint8_t	sendBuffer[3] = {0xBE, 0x08, 0x00};HAL_I2C_Master_Receive_IT(&hi2c1, AHT20_ADDRESS, sendBuffer, 3);}
}

• 烧录后通过串口发送数据，一切正常。
  

三、IIC通讯DMA模式

1、开启DMA模式

• 开启IIC的DMA模式，添加两个通道，一个RX一个TX，其他设置无需修改，保持默认。保存生成代码
  

2、将中断模式的代码修改为DMA模式的代码。

• 初始化函数，将后缀_IT改为_DMA即可。

void AHT20_Init(void) {uint8_t	readBuffer;HAL_Delay(40);HAL_I2C_Master_Transmit_DMA(&hi2c1, AHT20_ADDRESS, &readBuffer, 1);if ((readBuffer & 0x08) == 0x00) {uint8_t	sendBuffer[3] = {0xBE, 0x08, 0x00};HAL_I2C_Master_Receive_DMA(&hi2c1, AHT20_ADDRESS, sendBuffer, 3);}
}

• 测量函数，将后缀_IT改为_DMA即可。

/* 测量函数 */
void AHT20_Measure(void) {//因为函数用的是sendBuffer指针的地址，函数运行结束之后就会被释放，被其他变量所使用，所以这里需要使用static来创建数组，保证数组的地址一直存在。static uint8_t	sendBuffer[3] = {0xAC, 0x33, 0x00};HAL_I2C_Master_Transmit_DMA(&hi2c1, AHT20_ADDRESS, sendBuffer, 3);
}

• 获取数据函数，将后缀_IT改为_DMA即可。

/* 获取数据 */
void AHT20_GetData(void) {//将获取的数据存于readBuffer数组之中，readBuffer为全局变量，方便其他函数使用HAL_I2C_Master_Receive_DMA(&hi2c1, AHT20_ADDRESS, readBuffer, 6);
}

• 完成修改，功能没变，只是IIC的模式改变而已。
• 此文章仅自己学习记录用，是参考小破站keysking的教程。