HaaS EDU场景式应用学习 - 温湿度计

2022-04-06 04:35:26

实验介绍
本章主要介绍温湿度计的实现，本产品板载了温湿度传感器SI7006。该传感器不但能测量温度，还能测量相对湿度。本章我们将向大家介绍如何使用haas1000来读取SI7006数字温湿度传感器，从而得到环境温度和相对湿度等信息，并把从温湿度值显示在OLED模块上。
开始学习之前我们先看一下显示效果，如下图所示：

涉及知识点

I2C通信原理
SI7006光照与接近传感器原理
OLED绘图

**开发环境准备
硬件**

1，开发用电脑一台
2，HAAS EDU K1 开发板一块
3，USB2TypeC 数据线一根

软件
AliOS Things开发环境搭建

1，开发环境的搭建请参考 @ref HaaS_EDU_K1_Quick_Start (搭建开发环境章节)，其中详细的介绍了AliOS Things 3.3的IDE集成开发环境的搭建流程。

HaaS EDU K1 DEMO 代码下载

1，HaaS EDU K1 DEMO 的代码下载请参考 @ref HaaS_EDU_K1_Quick_Start (创建工程章节)，其中，
2，选择解决方案: 基于教育开发板的示例
3，选择开发板: haaseduk1 board configure

代码编译、烧录

1，参考 @ref HaaS_EDU_K1_Quick_Start (3.1 编译工程章节)，点击 ✅ 即可完成编译固件。
2，参考 @ref HaaS_EDU_K1_Quick_Start (3.2 烧录镜像章节)，点击 "⚡️" 即可完成烧录固件。

I2C通信原理
IIC总线是一种最早由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。它是由数据线SDA和时钟SCL构成的串行总线，可发送和接收数据。在CPU与被控IC之间、IC与IC之间进行双向传送，高速IIC总线一般可达400kbps以上。
I2C总线在传送数据过程*有三种类型信号，它们分别是：开始信号、结束信号和应答信号。
开始信号：SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，开始传送数据。
结束信号：SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变，结束传送数据。
应答信号：接收数据的IC在接收到8bit数据后，向发送数据的IC发出特定的低电平脉冲，表示已收到数据。CPU向受控单元发出一个信号后，等待受控单元发出一个应答信号，CPU接收到应答信号后，根据实际情况作出是否继续传递信号的判断。若未收到应答信号，由判断为受控单元出现故障。
波形如下图：

SI7006传感器简介
SI7006 是Silicon Lab公司推出的一款相对湿度及温度传感器，其结合了工厂校准湿度和温度传感器元件、模拟-数字转换器，信号处理和一个I2C主机接口。使用业界标准低K电介质聚合物提供了出色的精度和长期稳定性，同时具有低漂移和低滞后。同时其创新的CMOS设计还使其具备很低的功耗。
特征：

相对湿度传感器：
±5％RH（最大）@ 0-80％RH的
温度传感器：
±1.0℃的精确度（最大）@ -10至+ 85°C
0至100％RH的工作范围内
可达-40至+125°C的工作范围
工作电压范围宽（1.9〜3.6V）
低功耗：2.2μW平均功率为3.3V和每秒1个样本
I2C主机接口
片上集成加热器
采用3mm x 3mm QFN封装
卓越的长期稳定性
支持工厂校准
在回流和运行寿命的保护
防止污染的灰尘，污垢，日用化工和其它液体

应用：

资产和货物跟踪
汽车气候控制和去雾
婴儿监视器
持续气道正压通气（CPAP）机
洪水和水检测
煤气，火灾和烟雾探测器
手机/智能手机
工业HVAC / R
笔记本电脑/平板电脑
激光打印机
微环境/数据中心
PLC和IO模块
远程遥测装置
平板电脑
测试和测量
恒温/恒湿
通风和空调系统
气象站
风力发电逆变器
挡风玻璃和后视镜系统
无线基站
无线传感器网络

OLED绘图
参考上一章节

**软硬件环境准备
硬件**

1、开发用电脑一台
2、HaaS EDU K1开发板一个 （开发板内置SI7006传感器）
3、USB Type-C 数据线一根

硬件设计
在本实验中，SI7006贴片在主板上，中间I2C与MCU通信，原理图如下所示：

EDU SI7006部分原理图

软件设计
应用代码部分
文件路径如下：
solutions/eduk1_demo/k1_apps/humiture/humiture.c
solutions/eduk1_demo/k1_apps/humiture/humiture.h

    si7006_getTempHumidity(&hump, &temp);
    sprintf(temp_str, "T:%5.1fC", temp);
    sprintf(hump_str, "H:%5.1f%%", hump);

    OLED_Icon_Draw(14, 4, &icon_thermometer_24_24, 0);
    OLED_Icon_Draw(14, 36, &icon_hygrometer_24_24, 0);

    OLED_Icon_Draw(2, 24, &icon_skip_left, 0);
    OLED_Icon_Draw(122, 24, &icon_skip_right, 0);

    OLED_Show_String(42, 8, temp_str, 16, 1);
    OLED_Show_String(42, 40, hump_str, 16, 1);

    OLED_Refresh_GRAM();
    aos_msleep(500);

驱动部分
文件路径如下：
components/peripherals/sensor/drv/drv_temp_humi_si_si7006.c
驱动代码整体主要分为三部分：

获取产品ID
获取温度值
获取湿度值

void si7006_getID(uint8_t *id_buf)
{

uint8_t reg[4]  = {Si7006_READ_ID_LOW_0,Si7006_READ_ID_LOW_1,Si7006_READ_ID_HIGH_0,Si7006_READ_ID_HIGH_1};

hal_i2c_master_send(&i2c_dev, i2c_dev.config.dev_addr, reg, 2, 1000);
aos_msleep(30);
hal_i2c_master_recv(&i2c_dev, i2c_dev.config.dev_addr, id_buf, 4, 1000);

hal_i2c_master_send(&i2c_dev, i2c_dev.config.dev_addr, &reg[2], 2, 1000);
aos_msleep(30);
hal_i2c_master_recv(&i2c_dev, i2c_dev.config.dev_addr, &id_buf[4], 4, 1000);

return;

}

bool si7006_getTemperature(float *temperature)
{

uint8_t reg  = Si7006_MEAS_TEMP_NO_MASTER_MODE;
uint8_t read_data[2] = {0};
unsigned int value;

hal_i2c_master_send(&i2c_dev, i2c_dev.config.dev_addr, &reg, 1, 1000);
aos_msleep(30);
hal_i2c_master_recv(&i2c_dev, i2c_dev.config.dev_addr, read_data, 2, 1000);
value = (read_data[0] << 8) | read_data[1];
LOGI("APP", "%0x -- %0x -->0x%x\n", read_data[0],read_data[1],value);
// A temperature measurement will always return XXXXXX00 in the LSB field.
if (value & 0xFFFC)
{
    *temperature = (175.72f * (float)value) / 65536.0f - 46.85f;
    LOGI("APP", "temperature: %2f \n", *temperature);
}
else
{
    LOGI("APP", "Error on temp\n");
    return 1;
}
return 0;

}

/*
i2c – the i2c device
dev_addr – device address
mem_addr – mem address
mem_addr_size – mem address
data – i2c master send data
size – i2c master send data size
*/
bool si7006_getHumidity(float *humidity)
{

uint8_t reg  = Si7006_MEAS_REL_HUMIDITY_NO_MASTER_MODE;
uint8_t read_data[3] = {0};
unsigned int value;

hal_i2c_master_send(&i2c_dev, i2c_dev.config.dev_addr, &reg, 1, 1000);

aos_msleep(30);

hal_i2c_master_recv(&i2c_dev, i2c_dev.config.dev_addr, read_data, 2, 1000);
value = (read_data[0] << 8) | read_data[1];
LOGI("APP", "%0x -- %0x -->0x%x\n", read_data[0],read_data[1],value);
if (value & 0xFFFE)
{
    *humidity = ((125.0f * (float)value ) / 65535.0f) - 6.0f;
    LOGI("APP", "humidity: %f \n", *humidity);
}
else
{
    LOGI("APP", "Error on humidity\n");
    return 1;
}
return 0;

}

//get temp and humidity
void si7006_getTempHumidity(float humidity, float temperature)
{

si7006_getTemperature(temperature);
si7006_getHumidity(humidity);

}

开发者支持
HaaS官方：https://haas.iot.aliyun.com/
HaaS技术社区：https://blog.csdn.net/HaaSTech
开发者钉钉群和公众号见下图，开发者钉钉群每天都有技术支持同学值班。

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