SHT31测评+尝试读取传感器I2C总线数据

hujj 发表于 2020-1-20 15:50

<div class='showpostmsg'>    原计划修改范例，增加串口输出温、湿度数据的功能，但我暂时没有J-LINK下载工具，同时又看到坛友尝试下载烧录未成功，转而一想还不如直接截取I2C总线上的数据，这样对原评测板不需要做任何变动，仅仅通过我的扩展板就行，于是我就用了一块现成的STM32L412板子进行实验，下图为实验装置：



    通过逻辑分析仪获取了评测板上的I2C数据，评测板是以每秒为周期对传感器进行一次读写操作：



    实际操作是先写入命令，然后等近1秒再读出，所以从逻辑分析仪截取的时序图是读在前、写在后：



    读操作是先发出地址码139，然后连续读出6个字节数据：



    从数据手册上得知前3个字节是温度数据，即16位的温度数据加1个字节的校验码，后3个字节是湿度数据，同样也是16的湿度数据加1个字节的校验码：

    写入的则是16位的命令，地址码是138：



    根据这些资料写了一段代码，这6个字节的数据读了出来，下面是读取I2C总线的代码：

    读一个字节：

/****************************************************** 
*程序名：Read_I2C 
*作    用：读取I2C总线上的数据  
*输入参数：无 
*返回参数：读到的数据（1字节） 
******************************************************/ 
uint8_t Read_I2C(void) 
{ 
    uint8_t dat,i; 
    //开始读一字节数据 
    for(i=0;i<8;i++){ 
        while(HAL_GPIO_ReadPin(SI2C_SCL_GPIO_Port,SI2C_SCL_Pin) == 0); 
        dat <<= 1; 
        if(HAL_GPIO_ReadPin(SI2C_SDA_GPIO_Port,SI2C_SDA_Pin) == 1) dat |= 0x01; 
        while(HAL_GPIO_ReadPin(SI2C_SCL_GPIO_Port,SI2C_SCL_Pin) == 1); 
    } 
    return dat; 
}

 

    下面是读全部数据的代码：

/****************************************************** 
*程序名：Intercept_I2C 
*作    用：截取I2C总线上的读数据  
*输入参数：无 
*返回参数： 
******************************************************/ 
void Intercept_I2C(void) 
{ 
    uint8_t i,d; 
    uint32_t temp=0,hum=0; 
    uint32_t d_t,d_h; 
    //等待I2C开始信号 
    while(HAL_GPIO_ReadPin(SI2C_SCL_GPIO_Port,SI2C_SCL_Pin)==1){ 
        while(HAL_GPIO_ReadPin(SI2C_SDA_GPIO_Port,SI2C_SDA_Pin)==1); 
    }

//    while(Read_I2C() != 139)    //I2C总线上出现读地址 
        for(i = 0; i < 7; i++) 
            d = Read_I2C(); 
/* 
        temp = Read_I2C();  //取高八位 
        temp <<= 8; 
        temp |= (uint16_t )Read_I2C(); 
        hum = Read_I2C();   //校验字节（弃用） 
        hum = Read_I2C(); 
        hum <<= 8; 
        hum |= (uint16_t )Read_I2C(); 
*/ 
        d_t = d; 
        d_t <<= 8; 
        d_t |= d; 
//        temp = (d_t * 175 / 65535) - 45; 
        temp = d_t *1000 / 267 - 4500; 
        d_h = d; 
        d_h <<= 8; 
        d_h |= d; 
        hum = d_h * 10000 / 65535;  
        LCD_write_value(12,3,5,0,1,temp); 
        LCD_write_value(12,4,5,0,1,hum); 
        LCD_write_value(50,3,5,0,1,d_t); 
        LCD_write_value(50,4,5,0,1,d_h); 
     
    LCD_write_value(0,0,3,0,1,d); 
//    LCD_write_value(24,0,3,0,1,d); 
    LCD_write_value(0,1,3,0,1,d); 
    LCD_write_value(24,1,3,0,1,d); 
    LCD_write_value(50,1,3,0,1,d); 
    LCD_write_value(0,2,3,0,1,d); 
    LCD_write_value(24,2,3,0,1,d); 
    LCD_write_value(50,2,3,0,1,d); 
    HAL_Delay(2); 
}

    经过反复测试，这些数据基本是读出了，但似乎不太正确，尤其是计算过程不正确，计算出的温、湿度数据与实际显示的大相径庭。下图中第1行是读取到的地址码，第2~3行分别是温、湿度数据及校验码，蓝色圈起的分别是读出的温、湿度数据，红色圈起的是计算出的温、湿度数值，与实际显示的不一致，尤其是湿度数据跳跃变动，不稳定。





    根据数据手册，温、湿度的计算公式如下：

    可是我按照这个公式写的代码计算出的数据却与手工计算的不同，也不知道代码那里错了，下面是代码：

        d_t = d; 
        d_t <<= 8; 
        d_t |= d; 
//        temp = (d_t * 175 / 65535) - 45; 
        temp = d_t *1000 / 267 - 4500; 
        d_h = d; 
        d_h <<= 8; 
        d_h |= d; 
        hum = d_h * 10000 / 65535; //按保留两位小数

    我将变量的类型从16位无符号数改成32位无符号数，结果仍然不对。

    我用手工计算也无法对应到正确的温、湿度数值，不知道是那里还有问题。

    在读写I2C总线数据时，我忽略了每个字节后面的ACK，会不会是这个原因造成取数不正确？从时序图上分析，1 个ACK是3微秒，再到下个字节开始的时间是5.125微秒，总共是8.125微秒。不知道从读字节函数返回到下次再进入的时间需要多少，但这不应该会影响到同步，因为读下个字节是依据SCL时钟，除非返回到下次再进入的时间少于3微秒。

    

 

 

 
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dcexpert 发表于 2020-1-20 16:42

是数据溢出造成的吗？

hujj 发表于 2020-1-20 16:59

dcexpert 发表于 2020-1-20 16:42
是数据溢出造成的吗？

好象不是，我用的数据类型是32位无符号，对于16位的数据进行乘175后再除65535，按理不会溢出啊。

dcexpert 发表于 2020-1-20 21:35

可能还是时序问题，捕捉的数据有错误

hujj 发表于 2020-1-20 22:30

dcexpert 发表于 2020-1-20 21:35
可能还是时序问题，捕捉的数据有错误

可是读出的地址数据是正确的，并没有出错。

hujj 发表于 2020-1-21 11:20

经过仔细排查，没能获得正确数据的原因还是我忽略的ACK引起的，我在读I2C数据中加入了等待ACK的代码，获得的数据就正确了，代码如下：

/****************************************************** 
*程序名：Read_I2C 
*作    用：读取I2C总线上的数据  
*输入参数：无 
*返回参数：读到的数据（1字节） 
******************************************************/ 
uint8_t Read_I2C(void) 
{ 
    uint8_t dat,i; 
    //开始读一字节数据 
    for(i=0;i<8;i++){ 
        while(HAL_GPIO_ReadPin(SI2C_SCL_GPIO_Port,SI2C_SCL_Pin) == 0); 
        dat <<= 1; 
        if(HAL_GPIO_ReadPin(SI2C_SDA_GPIO_Port,SI2C_SDA_Pin) == 1) dat |= 0x01; 
        while(HAL_GPIO_ReadPin(SI2C_SCL_GPIO_Port,SI2C_SCL_Pin) == 1); 
    } 
    while(HAL_GPIO_ReadPin(SI2C_SCL_GPIO_Port,SI2C_SCL_Pin) == 0); 
    while(HAL_GPIO_ReadPin(SI2C_SCL_GPIO_Port,SI2C_SCL_Pin) == 1);  //等待ACK 
    return dat; 
}

    下面是STM32L412开发板获得的温、湿度数据：



    有时会出现少许误差，这应该是两者刷新不完全同步所致：



    至此，这个测试是成功了。截取数据用的是STM32L412KB开发板，显示屏是LCD5110。

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