【CW32L012】7基于stcc4的二氧化碳环境监测-电子产品世界论坛

接上一篇：【CW32L012】6、驱动ST7735TFTLCD屏-电子产品世界论坛

CW32L012的IO复用非常的方便，由于饭盒派的SPI点用了原来的I2C1的PB6、PB7的端口，因此本篇将分享如何换个i2C接口并驱动二氧化碳传感，来实现一个家居的环境监测系统。

【STCC4传感器简介】

二氧化碳传感器有助于开发各种智能设备，提高生活舒适度、身体健康和能源效率，适用于暖通空调（HVAC）、消费和医疗等各种应用。通过运用不同测量原理的最新研究成果，我们可为各种需求场景提供解决方案。从最初的构思到产品发布的整个开发过程，Sensirion可提供原型构建、设计支持和批量生产期间的在线测试等方面的专业支持。我们的传感器产品组合还涵盖用于监测诸如湿度、温度、挥发性有机化合物（VOC）、颗粒物（PM）、甲醛和氮氧化物（NOx）等环境参数的传感器解决方案。

二氧化碳传感的测量原理 透射式非色散红外（NDIR） CO2 分子会吸收特定波长的红外（IR）光。NDIR CO2 传感器将红外光穿过测量池并使用检测器测量有多少光通过测量池（即未被 CO2 分子吸收）。通过与参考光强度进行比较，可以得出 CO2 浓度。NDIR CO2 传感器有两种类型：单通道和双通道。双通道 NDIR 中的参考测量通道能增强长期稳定性。

stcc4采用IIC来驱动。

【接口】

饭盒派的扩展板在接上TFTLCD屏后，点用了PB6、PB7的IIC接口，因此我找到了开发板的通用接口来与STCC4进行通信，I2C1_SCL为PB10，I2C1_SDA为PB11。

找到数据手册，其复用为AF3

【I2C配置以及初始化】

创建文件my_iic.c/h并将它加入工程中。代码如下：

#include "my_iic.h"
#include "cw32l012_gpio.h"
#include "cw32l012_sysctrl.h"
#include "cw32l012_lpi2c.h"


#define I2C1_SCL_GPIO_PORT                     CW_GPIOB
#define I2C1_SCL_GPIO_PIN                      GPIO_PIN_10
#define I2C1_SDA_GPIO_PORT                     CW_GPIOB
#define I2C1_SDA_GPIO_PIN                      GPIO_PIN_11


#define I2C1_SCL_LOW()                         PB10_SETLOW()
#define I2C1_SDA_LOW()                         PB11_SETLOW()
#define I2C1_SCL_HIGH()                        PB10_SETHIGH()
#define I2C1_SDA_HIGH()                        PB11_SETHIGH()

#define I2C1_SCL2GPIO()                        PB10_AFx_GPIO()
#define I2C1_SDA2GPIO()                        PB11_AFx_GPIO()
#define GPIO2I2C1_SCL()                        PB10_AFx_I2C1SCL()
#define GPIO2I2C1_SDA()                        PB11_AFx_I2C1SDA()

static void I2C_Stop_SW(void)
{
    I2C1_SCL_LOW();
    I2C1_SDA_LOW();
#ifdef HSI48MHZ_EN
    FirmwareDelay(24); // delay 4us@48MHz
    I2C1_SCL_HIGH();
    FirmwareDelay(24);
#else
    FirmwareDelay(4);  // delay 4us@8MHz
    I2C1_SCL_HIGH();
    FirmwareDelay(4);
#endif
    I2C1_SDA_HIGH();
}


void I2C_ExceptionHandling(void)
{
    I2C1_SCL2GPIO();
    I2C1_SDA2GPIO();
    I2C_Stop_SW();
#ifdef HSI48MHZ_EN
    FirmwareDelay(6000); // delay 1ms@48MHz
#else
    FirmwareDelay(1000); // delay 1ms@8MHz
#endif
    GPIO2I2C1_SCL();
    GPIO2I2C1_SDA();
}

static void MY_I2C_Config(void)
{
	  I2C_DeInit(CW_I2C1);
	  I2C_MasterConfigTypeDef I2C_InitStruct;
    GPIO2I2C1_SCL();
    GPIO2I2C1_SDA();
    I2C_MasterInitDefault(&I2C_InitStruct);               // I2C初始化为默认值
		I2C_MasterInit(CW_I2C1, &I2C_InitStruct, 96000000UL); // I2C配置
	  I2C_MasterCmd(CW_I2C1, ENABLE);                       // I2C模块使能
	  I2C_Stop_SW();
}


static void MY_GPIO_Init(void)
{
	  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure = {0};
		/*      开启GPIOB时钟        */
    __SYSCTRL_GPIOB_CLK_ENABLE();
		
		/*      复用引脚为IIC   AF3     */
		PB10_AFx_I2C1SCL();                                            
		PB11_AFx_I2C1SDA();

		/*      配置IO的为输出模式        */
    GPIO_InitStructure.Pins = I2C1_SCL_GPIO_PIN | I2C1_SDA_GPIO_PIN;
    GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD;
    GPIO_Init(I2C1_SCL_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
}

void my_iic_Init(void)
{
	MY_GPIO_Init();
	MY_I2C_Config();
	if (I2C_MasterPollingFlag(CW_I2C1, I2C_IT_BUSBUSY) == I2C_Status_Success)
    {
        I2C_ExceptionHandling();
    }
	
}

在这里我们配置i2c两个IO为开漏输出，因此，需要外接上拉电阻。

在my_iic.h中只需要开放初始化函数就行：

#ifndef __MY_IIC_H
#define __MY_IIC_H

#ifdef __cplusplus
extern "C"
{
#endif
	
void my_iic_Init(void);	
	
#ifdef __cplusplus
}
#endif

#endif /* __MY_IIC_H */

【移植STCC4驱动】

1、在stcc4的github中下载到他的C驱动包。

2、将其驱动添加到工程中：

3、添加接口读写函数，以及延时函数，在sensirion_i2c_hal.c中

int8_t sensirion_i2c_hal_read(uint8_t address, uint8_t* data, uint8_t count) {
    /* TODO:IMPLEMENT */
		return   I2C_MasterReceiveDataFromSlave(CW_I2C1,
                                     (uint16_t)(address),
                                      data,
                                      I2C_REG_ADDR_16BIT, 
	                                    data, count);
}

int8_t sensirion_i2c_hal_write(uint8_t address, const uint8_t* data,
                               uint8_t count) {
    /* TODO:IMPLEMENT */
	 return  I2C_MasterSendDataToSlave(CW_I2C1, (uint16_t)(address), (uint8_t*)data, count);
    
}
void sensirion_i2c_hal_sleep_usec(uint32_t useconds) {
    /* TODO:IMPLEMENT */
	    uint32_t msec = useconds / 1000;
    if (useconds % 1000 > 0) {
        msec++;
    }

    SysTickDelay(msec);
}

【验证】

在app.c中添加初始化、开始转换，成功后显示到TFT——LCD屏中

my_iic_Init();
  Lcd_Init();
	Lcd_Clear(GRAY0);               //清屏
	
	Gui_DrawFont_GBK16(15,5,BLACK,GRAY0,"HELLO world");
	Gui_DrawFont_GBK16(15,25,RED,GRAY0,"LCD OK DISPLAY");
	stcc4_init(0x64);
  erro = stcc4_get_product_id(&product_id, &serial_number);
	Lcd_Clear(GRAY0);               //清屏
	if(erro != 0)
	{
			Gui_DrawFont_GBK16(15,5,BLACK,GRAY0,"stcc4 erro");
	}
	else{
		sttc4_sta = 1;
		
	}
	
	SysTickDelay(2000);
	if(sttc4_sta ==1)
	{
		erro = stcc4_start_continuous_measurement();
		if(erro != 0)
		{
			Lcd_Clear(GRAY0);               //清屏
			sttc4_sta = 0;
      Gui_DrawFont_GBK16(15,5,BLACK,GRAY0,"stcc4sarterro");
		}
		SysTickDelay(1000);
	}
	Lcd_Clear(GRAY0);               //清屏
	Gui_DrawFont_GBK16(15,5,BLACK,GRAY0,"HelloSTTC4");
	while(1)
	{

		erro = stcc4_read_measurement_raw(&co2_concentration_raw,
                                   &temperature_raw,
                                   &relative_humidity_raw,
                                   &sensor_status_raw) ;
		if(erro == 0)
		{
			hum = (25.0f * relative_humidity_raw) / 13107.0f - 6.0f;
			temp = (175.0f * temperature_raw) / 65535.0f - 45.0f;
			sprintf(buf,"CO2:%04d",co2_concentration_raw);
			Gui_DrawFont_GBK16(10,24,BLACK,GRAY0,buf);
			sprintf(buf,"TEMP:%.2f",temp);
			Gui_DrawFont_GBK16(10,48,BLACK,GRAY0,buf);
			sprintf(buf,"HUM:%.1f",hum);
			Gui_DrawFont_GBK16(10,64,BLACK,GRAY0,buf);
			Gui_DrawFont_GBK16(10,120,BLACK,GRAY0,"err:0");
		}
		else
		{
			Gui_DrawFont_GBK16(10,120,BLACK,GRAY0,"err:1");
			SysTickDelay(2000);
		}
		SysTickDelay(2000);
	}

下载后可以看到正常读出传感器数据：

【总结】

cw32L012的IO复用非常方便。但是需要使用上拉电阻才能正常使用。

附：stcc4驱动包：stcc4_i2c.zip

工程源码：TFT_STCC4.zip

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