FRDM-MCXW72 驱动 SHT30 温湿度传感器教程-电子产品世界论坛

这篇文章记录一下我使用 FRDM-MCXW72 开发板，在 Zephyr RTOS 下驱动 SHT30 温湿度传感器 的过程。

本实验通过 I2C 接口读取 SHT30 的温度和湿度数据，然后通过串口打印出来。

一、实验目标

本次实验实现以下功能：

使用 FRDM-MCXW72 运行 Zephyr 程序；
通过 I2C 接口连接 SHT30 温湿度传感器；
使用 Zephyr 的 Sensor API 读取温度和湿度；
通过串口终端周期性打印温湿度数据。

二、硬件准备

需要准备以下硬件：

| 硬件 | 数量 |

| - | - |

| FRDM-MCXW72 开发板 | 1 |

| SHT30 温湿度传感器模块 | 1 |

| 杜邦线 | 若干 |

| USB 数据线 | 1 |

SHT30 是一款常见的数字温湿度传感器，通信接口一般为 I2C。

常见 SHT30 模块默认 I2C 地址为：

0x44

有些模块可以通过 ADDR 引脚切换为：

0x45

本文默认使用地址：

0x44

三、硬件接线

SHT30 通过 I2C 与开发板通信，一般只需要连接 4 根线。

| SHT30 引脚 | FRDM-MCXW72 引脚 | 说明 |

| - | - | - |

| VCC / VIN | 3.3V | 电源 |

| GND | GND | 地 |

| SDA | I2C SDA | I2C 数据线 |

| SCL | I2C SCL | I2C 时钟线 |

注意事项：

SHT30 建议使用 3.3V 供电；
SDA 和 SCL 不要接反；
如果使用的是带 Arduino 接口的模块，可以优先接到开发板 Arduino 接口的 SDA / SCL；
如果后面读取失败，优先检查 I2C 总线和地址是否正确。

四、Zephyr 环境准备

我这里使用的是 Windows 下的 Zephyr 开发环境。

如果已经安装好 Zephyr，可以直接进入工作目录并激活虚拟环境：

cd D:\Zephyr

zephyrproject\.venv\Scripts\Activate.ps1

进入 Zephyr 工作区：

cd D:\Zephyr\zephyrproject

查看 west 是否正常：

west --version

查看当前 Zephyr 是否支持 FRDM-MCXW72：

west boards | Select-String -Pattern "mcxw72" -CaseSensitive:$false

如果能看到类似下面的开发板名称，说明环境正常：

frdm_mcxw72

或者可能是带 qualifier 的形式，例如：

frdm_mcxw72/mcxw727c

后面编译时，板卡名称以自己电脑上 west boards 实际输出为准。

五、创建工程目录

在 Zephyr 工作区下面创建一个 SHT30 示例工程。

cd D:\Zephyr\zephyrproject

mkdir sht30_demo

cd sht30_demo

mkdir src

工程结构如下：

sht30_demo

├── CMakeLists.txt

├── prj.conf

├── app.overlay

└── src

    └── main.c

六、编写 CMakeLists.txt

在 sht30_demo 目录下新建 CMakeLists.txt 文件，内容如下：

cmake_minimum_required(VERSION 3.20.0)



find_package(Zephyr REQUIRED HINTS $ENV{ZEPHYR_BASE})



project(frdm_mcxw72_sht30_demo)



target_sources(app PRIVATE src/main.c)

七、编写 prj.conf

在 sht30_demo 目录下新建 prj.conf 文件，内容如下：

CONFIG_SERIAL=y

CONFIG_CONSOLE=y

CONFIG_UART_CONSOLE=y



CONFIG_I2C=y



CONFIG_SENSOR=y

CONFIG_SHT3XD=y



CONFIG_LOG=y

CONFIG_SENSOR_LOG_LEVEL_INF=y

这里几个关键配置说明一下：

CONFIG_I2C=y

表示启用 I2C 总线。

CONFIG_SENSOR=y

表示启用 Zephyr 传感器框架。

CONFIG_SHT3XD=y

表示启用 Sensirion SHT3x 系列传感器驱动，SHT30 就属于这个系列。

八、编写设备树 overlay

在 sht30_demo 目录下新建 app.overlay 文件。

这里需要根据开发板实际使用的 I2C 总线来写。一般可能是 i2c0、i2c1 或 i2c2。

这里先以 i2c1 为例：

&i2c1 {

status = "okay";



sht30: sht30@44 {

compatible = "sensirion,sht3xd";

reg = <0x44>;

status = "okay";

};

};

如果你的 SHT30 地址是 0x45，则改成：

&i2c1 {

status = "okay";



sht30: sht30@45 {

compatible = "sensirion,sht3xd";

reg = <0x45>;

status = "okay";

};

};

如果编译时报 i2c1 不存在，就需要查看 FRDM-MCXW72 的设备树，确认实际使用的 I2C 节点。

可以进入 Zephyr 根目录搜索：

cd D:\Zephyr\zephyrproject\zephyr

Get-ChildItem -Recurse boards | Select-String -Pattern "frdm_mcxw72"

也可以搜索 I2C 相关内容：

Get-ChildItem -Recurse boards | Select-String -Pattern "i2c"

如果发现开发板使用的是 i2c0 或 i2c2，就把 overlay 里的 &i2c1 改掉即可。

例如：

&i2c0 {

status = "okay";



sht30: sht30@44 {

compatible = "sensirion,sht3xd";

reg = <0x44>;

status = "okay";

};

};

九、编写 main.c

在 src 目录下新建 main.c 文件，内容如下：

#include <zephyr/kernel.h>

#include <zephyr/device.h>

#include <zephyr/drivers/sensor.h>

#include <zephyr/sys/printk.h>



#define SHT30_NODE DT_NODELABEL(sht30)



int main(void)

{

const struct device *sht30 = DEVICE_DT_GET(SHT30_NODE);



struct sensor_value temperature;

struct sensor_value humidity;



printk("FRDM-MCXW72 SHT30 demo start\r\n");



if (!device_is_ready(sht30)) {

printk("SHT30 device is not ready\r\n");

return 0;

}



printk("SHT30 device is ready\r\n");



while (1) {

int ret;



ret = sensor_sample_fetch(sht30);

if (ret < 0) {

printk("Failed to fetch sample, ret = %d\r\n", ret);

k_sleep(K_SECONDS(2));

continue;

}



ret = sensor_channel_get(sht30, SENSOR_CHAN_AMBIENT_TEMP, &temperature);

if (ret < 0) {

printk("Failed to get temperature, ret = %d\r\n", ret);

k_sleep(K_SECONDS(2));

continue;

}



ret = sensor_channel_get(sht30, SENSOR_CHAN_HUMIDITY, &humidity);

if (ret < 0) {

printk("Failed to get humidity, ret = %d\r\n", ret);

k_sleep(K_SECONDS(2));

continue;

}



printk("Temperature: %d.%06d C, Humidity: %d.%06d %%RH\r\n",

       temperature.val1,

       temperature.val2,

       humidity.val1,

       humidity.val2);



k_sleep(K_SECONDS(2));

}



return 0;

}

十、编译工程

进入工程目录：

cd D:\Zephyr\zephyrproject\sht30_demo

如果你的板卡名称是：

frdm_mcxw72

则执行：

west build -p always -b frdm_mcxw72 .

如果你的板卡名称是带 qualifier 的形式，例如：

frdm_mcxw72/mcxw727c

则执行：

west build -p always -b frdm_mcxw72/mcxw727c .

编译成功后，可以看到类似输出：

[xxx/xxx] Linking C executable zephyr/zephyr.elf

Memory region         Used Size  Region Size  %age Used

FLASH:                  xxx KB

RAM:                    xxx KB

十一、烧录程序

使用 USB 线连接 FRDM-MCXW72 开发板，然后执行：

west flash

如果烧录正常，会看到类似输出：

-- west flash: rebuilding

ninja: no work to do.

-- west flash: using runner ...

-- runners.xxx: Flashing file: build/zephyr/zephyr.hex

十二、打开串口查看数据

烧录完成后，打开串口工具，例如：

PuTTY
MobaXterm
Tera Term
VS Code Serial Monitor

串口参数一般设置为：

波特率：115200

数据位：8

停止位：1

校验位：None

流控：None

打开串口后，按一下开发板 Reset 按键，可以看到类似输出：

FRDM-MCXW72 SHT30 demo start

SHT30 device is ready

Temperature: 25.123456 C, Humidity: 48.654321 %RH

Temperature: 25.125678 C, Humidity: 48.612345 %RH

Temperature: 25.126789 C, Humidity: 48.598765 %RH

这样就说明 FRDM-MCXW72 已经成功读取到了 SHT30 的温湿度数据。

十三、完整代码汇总

下面把整个工程的代码整理到一起，方便复制。

1. CMakeLists.txt

cmake_minimum_required(VERSION 3.20.0)



find_package(Zephyr REQUIRED HINTS $ENV{ZEPHYR_BASE})



project(frdm_mcxw72_sht30_demo)



target_sources(app PRIVATE src/main.c)

2. prj.conf

CONFIG_SERIAL=y

CONFIG_CONSOLE=y

CONFIG_UART_CONSOLE=y



CONFIG_I2C=y



CONFIG_SENSOR=y

CONFIG_SHT3XD=y



CONFIG_LOG=y

CONFIG_SENSOR_LOG_LEVEL_INF=y

3. app.overlay

&i2c1 {

status = "okay";



sht30: sht30@44 {

compatible = "sensirion,sht3xd";

reg = <0x44>;

status = "okay";

};

};

如果使用 0x45 地址，则改为：

&i2c1 {

status = "okay";



sht30: sht30@45 {

compatible = "sensirion,sht3xd";

reg = <0x45>;

status = "okay";

};

};

4. src/main.c

#include <zephyr/kernel.h>

#include <zephyr/device.h>

#include <zephyr/drivers/sensor.h>

#include <zephyr/sys/printk.h>



#define SHT30_NODE DT_NODELABEL(sht30)



int main(void)

{

const struct device *sht30 = DEVICE_DT_GET(SHT30_NODE);



struct sensor_value temperature;

struct sensor_value humidity;



printk("FRDM-MCXW72 SHT30 demo start\r\n");



if (!device_is_ready(sht30)) {

printk("SHT30 device is not ready\r\n");

return 0;

}



printk("SHT30 device is ready\r\n");



while (1) {

int ret;



ret = sensor_sample_fetch(sht30);

if (ret < 0) {

printk("Failed to fetch sample, ret = %d\r\n", ret);

k_sleep(K_SECONDS(2));

continue;

}



ret = sensor_channel_get(sht30, SENSOR_CHAN_AMBIENT_TEMP, &temperature);

if (ret < 0) {

printk("Failed to get temperature, ret = %d\r\n", ret);

k_sleep(K_SECONDS(2));

continue;

}



ret = sensor_channel_get(sht30, SENSOR_CHAN_HUMIDITY, &humidity);

if (ret < 0) {

printk("Failed to get humidity, ret = %d\r\n", ret);

k_sleep(K_SECONDS(2));

continue;

}



printk("Temperature: %d.%06d C, Humidity: %d.%06d %%RH\r\n",

       temperature.val1,

       temperature.val2,

       humidity.val1,

       humidity.val2);



k_sleep(K_SECONDS(2));

}



return 0;

}

十四、常见问题1. 编译提示 CONFIG_SHT3XD 未定义

如果出现类似提示：

warning: attempt to assign the value 'y' to the undefined symbol SHT3XD

说明当前 Zephyr 版本中可能没有这个驱动，或者驱动配置名称不同。

可以在 Zephyr 根目录搜索：

cd D:\Zephyr\zephyrproject\zephyr

Get-ChildItem -Recurse . | Select-String -Pattern "config SHT3"

根据搜索到的 Kconfig 名称修改 prj.conf。

2. 编译提示 i2c1 未定义

如果出现：

undefined node label 'i2c1'

说明 app.overlay 里的 I2C 节点写错了。

解决方法是查看 FRDM-MCXW72 的设备树文件，确认实际可用的是 i2c0、i2c1 还是 i2c2，然后修改 overlay。

3. 串口输出 SHT30 device is not ready

如果输出：

SHT30 device is not ready

可能原因：

I2C 控制器没有启用；
overlay 里 I2C 总线选错；
SHT30 地址写错；
SDA / SCL 接反；
传感器没有供电；
I2C 上拉电阻异常。

建议优先检查接线和地址。

4. 反复输出 Failed to fetch sample

如果程序运行后反复输出：

Failed to fetch sample

说明设备树里的 SHT30 节点已经创建，但是实际 I2C 通信失败。

重点检查：

SHT30 地址是 0x44 还是 0x45；
SDA 和 SCL 是否接反；
I2C 总线是否选错；
模块供电是否正常；
杜邦线是否接触不良。

十五、常用命令汇总

激活 Zephyr 环境：

cd D:\Zephyr

zephyrproject\.venv\Scripts\Activate.ps1