国产risc-v微控制器读取SHT41高精度温湿度传感器

3万 · 2025-6-22 15:20

本帖最后由 dirtwillfly 于 2025-6-22 15:22 编辑

1. 使用的软硬件
1.1 开发环境
1）RT-Thread Studio

1.2 硬件
1）SHT41温湿度传感器模块  1块
2）HPM5361EVK       1块
3）杜邦线                若干

2. SHT41温湿度传感器

2.1 SHT41传感器参数

湿度：
典型相对湿度精度 1.8 %RH相对湿度测量范围 0 ~ 100 %RH
响应时间 (τ63%)    4 s

温度：
典型温度精度       0.2 °C
温度测量范围    -40 ~ 125 °C
响应时间 (τ63%) 2 s

通用：
电源电压             1.08 ~ 3.6 V
平均电源电流       0.4 uA（@1Hz）
接口                      I²C
装尺寸 (长x宽x高) 1.5 x 1.5 x 0.5 mm³

2.2 典型的应用电路

2.3 I2C通讯

支持的I2C模式包括标准模式、快速模式和快速增强模式。数据以16位字的倍数传输，并带有8位校验和（循环冗余校验，即CRC）。
所有的传输都必须以起始条件（S）开始，并以停止条件（P）结束。要完成一次读取传输，应发送非应答信号（NACK）和停止条件（P）。
通过发送特定从设备的7位I2C地址，后跟一个表示通信方向的第八位来实现对该设备的选择：“0”表示向该从设备发送数据，即“写入”，而“1”则表示一次“读取”请求。

I2C总线以8位数据包的方式进行操作。从传感器到主机的数据信息中，每隔一个8位数据包就会包含一个校验和。
湿度和温度数据的传输始终遵循以下方式：第一个数值是温度信号（2个8位数据包 + 8位CRC校验），第二个数值是湿度信号（2个8位数据包 + 8位CRC校验）。

3万 · 2025-6-22 15:21

本帖最后由 dirtwillfly 于 2025-6-22 15:29 编辑

3. hpm5361 硬件电路

使用I2C1读取SHT41的数据，该接口的SCL和SDA信号，开发板上设计了10k的上拉电阻。

该接口对应的GPIO为PB07和PB06。

3万 · 2025-6-22 15:21

本帖最后由 dirtwillfly 于 2025-6-29 09:59 编辑

4. 软件开发
4.1配置资源

在RT-Thread Setting 界面的硬件标签页，使能I2C，以及I2C1 BUS。

在组件标签页，打开"使用I2C设备驱动程序"的使能开关。

在软件包标签页，打开"sht4x:digital humidity and temperature sensor sht4x driver library"的使能开关。

然后点击”保存“，等待开发环境自动配置完毕。

4.2 配置rtconfig.h

在rtconfig.h文件，添加宏定义：

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#define BSP_USING_I2C

#define BSP_USING_I2C1

4.3 代码开发
新建app_sht4x.c文件和头文件app_sht4x.h。
在app_sht4x.c文件添加包含的头文件：

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#include <rtthread.h>

#include <rtdevice.h>

#include <hpm_soc.h>

#include "app_sht4x.h"

#include "sht4x.h"

添加宏定义，其中i2c1为要使用的I2C的设备名：

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#define SHT4X_DEBUG

#define SHT4X_DEV_NAME       "i2c1"

添加全局变量：

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sht4x_device_t sht4x_dev = RT_NULL;

struct sht4x_struct sht4x_str;



static struct rt_thread sht4x_thread;//定义线程控制块

static char sht4x_thread_stack[1024];//定义线程栈

其中结构体struct sht4x_struct需要在app_sht4x.h定义：

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struct sht4x_struct{

        rt_int32_t temperature;

        rt_uint32_t humidity;

};

编写sht4x的线程逻辑，整体线程循环为：读取温度和湿度，然后通过串口打印输出，然后延时1000ms。

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static void sht4x_thread_entry(void *parameter)

{

        while(1)

        {

                sht4x_str.temperature = sht4x_read_temperature(sht4x_dev);

                sht4x_str.humidity = sht4x_read_humidity(sht4x_dev);

#ifdef SHT4X_DEBUG

                rt_kprintf("humidity   : %d.%d %%\n", (int)sht4x_str.humidity, (int)(sht4x_str.humidity * 10) % 10);

                rt_kprintf("temperature: %d.%d C\n", (int)sht4x_str.temperature, (int)(sht4x_str.temperature * 10) % 10);

#endif

                rt_thread_mdelay(1000);

        }

}

编写初始化函数，主要功能为初始化sht4x_dev设备，读取sht4x的芯片串号，初始化sht4x线程，最后启动线程。

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int sht4x_sensor_init(void)

{

        rt_err_t ret = 0;



        sht4x_dev = sht4x_init(SHT4X_DEV_NAME);

        if(sht4x_dev == RT_NULL)

        {

                rt_kprintf("sht4x_init fail\n\r");

                return RT_ERROR;

        }

        rt_kprintf("sht4x id:0x%x\n",sht4x_read_serial(sht4x_dev));



        rt_kprintf("sht4x_thread init\n\r");

        ret = rt_thread_init(&sht4x_thread, "sht4x_thread", sht4x_thread_entry, RT_NULL, sht4x_thread_stack, sizeof(sht4x_thread_stack), 19, 20);

        if(ret != RT_EOK)

                rt_kprintf("sht4x_thread init fail\n\r");

        else

                ret = rt_thread_startup(&sht4x_thread);



        return ret;

}

然后，再把初始化函数添加到app_sht4x.h文件。
最后的app_sht4x.h文件内容为：

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#ifndef APPLICATIONS_APP_SHT4X_H_

#define APPLICATIONS_APP_SHT4X_H_



struct sht4x_struct{

        rt_int32_t temperature;

        rt_uint32_t humidity;

};



int sht4x_sensor_init(void);



#endif /* APPLICATIONS_APP_SHT4X_H_ */