AHT20温湿度传感器驱动源码分析

作者：马育民 • • 阅读：10054

摘自：https://blog.csdn.net/rsd102/article/details/110142409

程序源码

润和公司开源的鸿蒙OS AHT20 数字温湿度传感器驱动库：
https://gitee.com/hihopeorg/harmonyos-aht20

模块的地址

I2C发送的首字节包括7位的I2C设备地址 0x38 和一个SDA方向位X(读取是1，写入是0)

手册中描述的模块地址定义如下：

由上分析，我们得到读数据操作的首字节 AHT20_READ_ADDR 和写数据操作的首字节 AHT20_WRITE_ADDR 分别定义如下：

#define AHT20_DEVICE_ADDR   0x38
#define AHT20_READ_ADDR     ((0x38<<1)|0x1)
#define AHT20_WRITE_ADDR    ((0x38<<1)|0x0)

I2C写函数

上图中的 AHT20_Write() 函数中调用了 I2cWrite() 函数。

参数

I2cWrite()函数是系统中I2C进行写操作的函数，有以下3个参数：

参数1：WifiIotI2cIdx id ，这个参数是使用的I2C的ID，这个参数可选下面枚举中的一个值：

typedef enum {
    /** I2C hardware index 0 */
    WIFI_IOT_I2C_IDX_0,
    /** I2C hardware index 1 */
    WIFI_IOT_I2C_IDX_1,
} WifiIotI2cIdx;

因为我们这里使用的是 I2C0，所以这个参数应该为：WIFI_IOT_I2C_IDX_0

参数2：unsigned short deviceAddr，这个参数是I2C总线下面的设备地址，因为这是一个写操作，所以这个参数我们选用上面的宏定义：AHT20_WRITE_ADDR 。

参数3： const WifiIotI2cData *i2cData ，这个参数是我们要发送的数据，该变量的数据类型为一个结构体类型： HalWifiIotI2cData ，该结构体的定义如下。

/**
 * @brief Defines I2C data transmission attributes.
 */
typedef struct {
    /** Pointer to the buffer storing data to send */
    unsigned char *sendBuf;
    /** Length of data to send */
    unsigned int  sendLen;
    /** Pointer to the buffer for storing data to receive */
    unsigned char *receiveBuf;
    /** Length of data received */
    unsigned int  receiveLen;
} HalWifiIotI2cData;

I2C读函数

上图中的AHT20_Read()函数中调用了I2cRead()函数。

I2cRead()函数是系统中I2C进行读操作的函数。

参数

I2cRead()函数的参数与I2cWrite()函数的参数类似，只是参数3：const WifiIotI2cData *i2cData 用于接收我们读取到的数据。

常用命令

AHT20常用的命令有：

  • 初始化命令 (‘1011’1110’) ，即0xBE；
  • 测量温湿度命令(‘1010’1100’)，即0xAC；
  • 软复位命令(‘1011’1010’)，即0xBA。

状态位

通过发送0x71可以获取一个字节的状态字，状态字的描述如下表所示：

传感器读取流程

上电后要等待40ms，读取温湿度值之前，

  1. 首先要看状态字的校准使能位 Bit[3] 是否为 1 (通过发送 0x71 可以获取一个字节的状态字)

  2. 如果不为 1，要发送 0xBE 命令(初始化)，此命令参数有两个字节， 第一个字节为 0x08，第二个字节为 0x00。

AHT20模块的状态判断通过下面 AHT20_Calibrate() 函数来判断，具体执行过程如下图所示：

注：在第一步的校准状态检验只需要上电时检查，在正常过程无需操作。

软复位

上面代码中有一个这样的指令：AHT20_ResetCommand()

这个命令用于在无需关闭和再次打开电源的情况下，重新启动传感器系统。

在接收到这个命令之后，传感器系统开始重新初始化，并恢复默认设置状态，软复位所需时间不超过 20 毫秒。

灰色部分由 AHT20 控制

#define AHT20_CMD_RESET      0xBA // 软复位命令
// 发送软复位命令
static uint32_t AHT20_ResetCommand(void)
{
    uint8_t resetCmd[] = {AHT20_CMD_RESET};
    return AHT20_Write(resetCmd, sizeof(resetCmd));
}

直接发送 0xAC命令(触发测量)，此命令参数有两个字节，第一个字节为 0x33，第二个字节为0x00。
触发测量命令发送的数据如下：

#define AHT20_CMD_TRIGGER       0xAC // 触发测量命令
#define AHT20_CMD_TRIGGER_ARG0  0x33
#define AHT20_CMD_TRIGGER_ARG1  0x00

// 发送 触发测量 命令，开始测量
uint32_t AHT20_StartMeasure(void)
{
    uint8_t triggerCmd[] = {AHT20_CMD_TRIGGER, AHT20_CMD_TRIGGER_ARG0, AHT20_CMD_TRIGGER_ARG1};
    return AHT20_Write(triggerCmd, sizeof(triggerCmd));
}

等待75ms待测量完成，忙状态Bit[7]为0，然后可以读取六个字节(发0X71即可以读取)。

注：传感器在采集时需要时间，主机发出测量指令（0xAC）后，延时75毫秒以上再读取转换后的数据并判断返回的状态位是否正常。若状态比特位[Bit7]为0代表设备闲，可正常读取，为1时传感器为忙状态，主机需要等待数据处理完成。

计算温湿度值。

相对湿度转换

上图中蓝色背景的六个字节数据中，红色方框框住的为湿度数据，组成一个20bit长度的一个整形数；紫色方框框住的20bit为温度数据。

湿度数据按下面代码实现拼接：

#define AHT20_RESOLUTION            (1<<20)  // 2^20

uint32_t humiRaw = buffer[1];
humiRaw = (humiRaw << 8) | buffer[2];
humiRaw = (humiRaw << 4) | ((buffer[3] & 0xF0) >> 4);

通过手册我们得知相对湿度的计算公式如下：

用代码具体实现如下：

*temp = tempRaw / (float)AHT20_RESOLUTION * 200 - 50;

原文出处：/show_1GW24q8753qY.html

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