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【STM32Cube_15】使用硬件I2C读取温湿度传感器数据（SHT30）
本篇详细的记录了如何使用STM32CubeMX配置STM32L431RCT6的硬件I2C外设，读取SHT30温湿度传感器的数据并通过串口发送。
1. 准备工作
硬件准备
开发板首先需要准备一个开发板，这里我准备的是STM32L4的开发板（BearPi）：
SHT30温湿度传感器
SHT30温湿度传感器是一个完全校准的、现行的、带有温度补偿的数字输出型传感器，具有 2.4V-5.5V 的宽电压支持，使用IIC接口进行通信，最高速率可达1M并且有两个用户可选地址，除此之外，它还具有8个引脚的DFN超小封装，如图：
SHT30的原理图如下：
软件准备
需要安装好Keil - MDK及芯片对应的包，以便编译和下载生成的代码；准备一个串口调试助手，这里我使用的是Serial Port Utility；Keil MDK和串口助手Serial Port Utility 的安装包都可以在文末关注公众号获取，回复关键字获取相应的安装包：
2.生成MDK工程
选择芯片型号
打开STM32CubeMX，打开MCU选择器：
搜索并选中芯片STM32L431RCT6:
配置时钟源
如果选择使用外部高速时钟（HSE），则需要在System Core中配置RCC；如果使用默认内部时钟（HSI），这一步可以略过；这里我都使用外部时钟：
配置串口
小熊派开发板板载ST-Link并且虚拟了一个串口，原理图如下：
这里我将开关拨到AT-MCU模式，使PC的串口与USART1之间连接。
接下来开始配置USART1：
配置I2C接口
查看小熊派E53接口的原理图：
接下来开始配置I2C接口1：
配置时钟树
STM32L4的最高主频到80M，所以配置PLL，最后使HCLK = 80Mhz即可：
生成工程设置
代码生成设置
最后设置生成独立的初始化文件：
生成代码
点击GENERATE CODE即可生成MDK-V5工程：
3. 在MDK中编写、编译、下载用户代码
重定向printf( )函数
参考：【STM32Cube_09】重定向printf函数到串口输出的多种方法。
修改I2C初始化代码的小BUG
4. 编写SHT30驱动程序
参考SHT30数据手册.pdf进行编程。
宏定义SHT30器件地址
先来编写sht30_i2c_drv.h头文件，SHT30的器件地址由ADDR端口的高低电平决定：
注意数据手册中给出了8位数据，只有低7位用作地址，结合原理图，可以定义如下：
/* ADDR Pin Conect to VSS */#define SHT30_ADDR_WRITE 0x44<<1 //10001000#define SHT30_ADDR_READ(0x44<<1)+1//10001011
枚举SHT30命令列表
参考数据手册，在sht30_i2c_drv.h头文件中给出如下枚举定义：
typedef enum{/* 软件复位命令 */SOFT_RESET_CMD = 0x30A2, /*单次测量模式命名格式：Repeatability_CS_CMDCS： Clock stretching*/HIGH_ENABLED_CMD = 0x2C06,MEDIUM_ENABLED_CMD = 0x2C0D,LOW_ENABLED_CMD= 0x2C10,HIGH_DISABLED_CMD = 0x2400,MEDIUM_DISABLED_CMD = 0x240B,LOW_DISABLED_CMD = 0x2416,/*周期测量模式命名格式：Repeatability_MPS_CMDMPS：measurement per second*/HIGH_0_5_CMD = 0x2032,MEDIUM_0_5_CMD = 0x2024,LOW_0_5_CMD = 0x202F,HIGH_1_CMD= 0x2130,MEDIUM_1_CMD = 0x2126,LOW_1_CMD= 0x212D,HIGH_2_CMD= 0x2236,MEDIUM_2_CMD = 0x2220,LOW_2_CMD= 0x222B,HIGH_4_CMD= 0x2334,MEDIUM_4_CMD = 0x2322,LOW_4_CMD= 0x2329,HIGH_10_CMD = 0x2737,MEDIUM_10_CMD = 0x2721,LOW_10_CMD= 0x272A,/* 周期测量模式读取数据命令 */READOUT_FOR_PERIODIC_MODE = 0xE000,} SHT30_CMD;
发送命令函数
/*** @brief 向SHT30发送一条指令(16bit)* @param cmd —— SHT30指令（在SHT30_MODE中枚举定义）* @retval 成功返回HAL_OK*/static uint8_t SHT30_Send_Cmd(SHT30_CMD cmd){uint8_t cmd_buffer[2];cmd_buffer[0] = cmd >> 8;cmd_buffer[1] = cmd;return HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, SHT30_ADDR_WRITE, (uint8_t* cmd_buffer, 2, 0xFFFF);}
复位函数
/*** @brief 复位SHT30* @param none* @retval none*/void SHT30_reset(void){SHT30_Send_Cmd(SOFT_RESET_CMD);HAL_Delay(20);}
SHT30工作模式初始化函数（周期测量模式）
/*** @brief 初始化SHT30* @param none* @retval 成功返回HAL_OK* @note 周期测量模式*/uint8_t SHT30_Init(void){return SHT30_Send_Cmd(MEDIUM_2_CMD);}
从SHTY30读取一次数据（周期测量模式下）
从SHT30数据手册中可以得到在周期测量模式下读取一次数据的时序，如图：
根据该时序可以看出，首先要发送读数据的命令，然后接收6个字节的数据，编写程序如下：
/*** @brief 从SHT30读取一次数据* @param dat —— 存储读取数据的地址（6个字节数组）* @retval 成功 —— 返回HAL_OK*/uint8_t SHT30_Read_Dat(uint8_t* dat){SHT30_Send_Cmd(READOUT_FOR_PERIODIC_MODE);return HAL_I2C_Master_Receive(&hi2c1, SHT30_ADDR_READ, dat, 6, 0xFFFF);}
从接收数据中校验并解析温度值和湿度值
在数据手册中可知，SHT30分别在温度数据和湿度数据之后发送了8-CRC校验码，确保了数据可靠性。
关于CRC校验请参考我的另一篇博客：如何通俗的理解CRC校验并用C语言实现。
CRC-8校验程序如下：
#define CRC8_POLYNOMIAL 0x31uint8_t CheckCrc8(uint8_t* const message, uint8_t initial_value){uint8_t remainder;//余数uint8_t i = 0, j = 0; //循环变量/* 初始化 */remainder = initial_value;for(j = 0; j < 2;j++){remainder ^= message[j];/* 从最高位开始依次计算 */for (i = 0; i < 8; i++){if (remainder & 0x80){remainder = (remainder << 1)^CRC8_POLYNOMIAL;}else{remainder = (remainder << 1);}}}/* 返回计算的CRC码 */return remainder;}
计算温度值和湿度值的公式在数据手册中已给出，如图：
接下来编写解析数据的函数：
/*** @brief 将SHT30接收的6个字节数据进行CRC校验，并转换为温度值和湿度值* @param dat —— 存储接收数据的地址（6个字节数组）* @retval 校验成功 —— 返回0*校验失败 —— 返回1，并设置温度值和湿度值为0*/uint8_t SHT30_Dat_To_Float(uint8_t* const dat, float* temperature, float* humidity){uint16_t recv_temperature = 0;uint16_t recv_humidity = 0;/* 校验温度数据和湿度数据是否接收正确 */if(CheckCrc8(dat, 0xFF) != dat[2] || CheckCrc8(&dat[3], 0xFF) != dat[5])return 1;/* 转换温度数据 */recv_temperature = ((uint16_t)dat[0]<<8)|dat[1];*temperature = -45 + 175*((float)recv_temperature/65535);/* 转换湿度数据 */recv_humidity = ((uint16_t)dat[3]<<8)|dat[4];*humidity = 100 * ((float)recv_humidity / 65535);return 0;}
5. 测试SHT30驱动程序
在main函数中对该驱动进行测试，在main.c中添加如下代码：
#include <stdio.h>#include "sht30_i2c_drv.h"int main(void){/* USER CODE BEGIN 1 */uint8_t recv_dat[6] = {0};float temperature = 0.0;float humidity = 0.0;/* USER CODE END 1 */HAL_Init();SystemClock_Config();MX_GPIO_Init();MX_I2C1_Init();MX_USART1_UART_Init();/* USER CODE BEGIN 2 */SHT30_Reset();if(SHT30_Init() == HAL_OK)printf("sht30 init ok.n");elseprintf("sht30 init fail.n");/* USER CODE END 2 *//* Infinite loop *//* USER CODE BEGIN WHILE */while (1){/* USER CODE END WHILE *//* USER CODE BEGIN 3 */HAL_Delay(1000);if(SHT30_Read_Dat(recv_dat) == HAL_OK){if(SHT30_Dat_To_Float(recv_dat, &temperature, &humidity)==0){printf("temperature = %f, humidity = %fn", temperature, humidity);}else{printf("crc check fail.n");}}else{printf("read data from sht30 fail.n");}}/* USER CODE END 3 */}
测试结果如图：
至此，我们已经学会如何使用硬件IIC接口读取温湿度传感器数据并使用软件CRC校验（SHT30），下一节将讲述如何使用硬件CRC校验SHT30的数据。
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