基于I2C/SPI的温湿度采集与OLED显示

2024-01-24 19:42:04

基于I2C/SPI的温湿度采集与OLED显示

1.I2C接口实现温湿度（AHT20）的采集

I2C介绍

1.I2C简介

I2C总线是由Philips公司开发的一种简单、双向二线制同步串行总线。它只需要两根线即可在连接于总线上的器件之间传送信息。

主器件用于启动总线传送数据，并产生时钟以开放传送的器件，此时任何被寻址的器件均被认为是从器件．在总线上主和从、发和收的关系不是恒定的，而取决于此时数据传送方向。如果主机要发送数据给从器件，则主机首先寻址从器件，然后主动发送数据至从器件，最后由主机终止数据传送；如果主机要接收从器件的数据，首先由主器件寻址从器件．然后主机接收从器件发送的数据，最后由主机终止接收过程。在这种情况下．主机负责产生定时时钟和终止数据传送。

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。

软件I2C的使用
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。

3.硬件I2C
直接利用 STM32 芯片中的硬件 I2C 外设。

硬件I2C的使用
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。

实现温湿度输出

在网上查找相关需要的代码http://www.aosong.com/class-36-2.html

自己修改main函数如下

/* USER CODE BEGIN Header */
/**
  ******************************************************************************
  * @file           : main.c
  * @brief          : Main program body
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * <h2><center>&copy; Copyright (c) 2021 STMicroelectronics.
  * All rights reserved.</center></h2>
  *
  * This software component is licensed by ST under BSD 3-Clause license,
  * the "License"; You may not use this file except in compliance with the
  * License. You may obtain a copy of the License at:
  *                        opensource.org/licenses/BSD-3-Clause
  *
  ******************************************************************************
  */
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "dma.h"
#include "i2c.h"
#include "usart.h"
#include "gpio.h"
 
/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
 
#include<stdio.h>
#include "AHT20-21_DEMO_V1_3.h" 
 
void SystemClock_Config(void);
 
 
int fputc(int ch,FILE *f)
 
{
    HAL_UART_Transmit(&huart1,(uint8_t *)&ch,1,0xFFFF);    
		//等待发送结束	
		while(__HAL_UART_GET_FLAG(&huart1,UART_FLAG_TC)!=SET){
		}		
 
    return ch;
}
 
 
 
int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */
	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 */
		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 END 3 */
	}
}
 
/**
  * @brief System Clock Configuration
  * @retval None
  */
void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
 
  /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
  * in the RCC_OscInitTypeDef structure.
  */
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI;
  RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
  RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = RCC_HSICALIBRATION_DEFAULT;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_NONE;
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
  */
  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_HSI;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
 
  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_0) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}
 
/* USER CODE BEGIN 4 */
 
/* USER CODE END 4 */
 
/**
  * @brief  This function is executed in case of error occurrence.
  * @retval None
  */
void Error_Handler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
  /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */
  __disable_irq();
  while (1)
  {
  }
  /* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}
 
#ifdef  USE_FULL_ASSERT
/**
  * @brief  Reports the name of the source file and the source line number
  *         where the assert_param error has occurred.
  * @param  file: pointer to the source file name
  * @param  line: assert_param error line source number
  * @retval None
  */
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{
  /* USER CODE BEGIN 6 */
  /* User can add his own implementation to report the file name and line number,
     ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
  /* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */
 
/************************ (C) COPYRIGHT STMicroelectronics *****END OF FILE****/

参考借鉴了https://blog.csdn.net/qq_43279579/article/details/111597278

2.0.96寸OLED屏显示数据

SPI介绍

SPI是串行外设接口（Serial Peripheral Interface）的缩写，SPI是一种高速、全双工、同步通信的通信总线，被广泛应用在ADC、LCD等与MCU的通信过程中，特点就是快。串行外围接口(SPI)总线是由摩托罗拉公司开发的，用于在主设备和从设备之间提供全双工同步串行通信。

使用OLED屏显示姓名学号

通过软件获取需要的汉字点阵

在实例代码中添加修改上自己的名字即可

void TEST_MainPage(void)
{	
	GUI_ShowCHinese(28,24,16,"XXX",1);//显示中文名
	GUI_ShowString(4,48,"631907060414",16,1);//显示学号
	delay_ms(1500);		
	delay_ms(1500);
}

结果如下

1638015039038

总结

本次实验学习I2C总线通信协议，并理解OLED屏显和汉字点阵编码原理，使用STM32F103的SPI接口实现OLED屏显示数据。

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