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一、实物图
二、原理图
编号名称功能1VCC电源正2GND电源地3SDA串行地址和数据输入/输出4SCL串行时钟输入
三、简介
SGP30是一款单一芯片上具有多个传感元件的金属氧化物室内气体传感器,内部集成4个气体传感元件,具有完全校准的空气质量输出信号,主要是对空气质量进行检测。可以输出: TVOC(Total Volatile Organic Compounds,总挥发性有机物),量程为0~60000ppb;CO2浓度,量程400~60000ppm。 四、工作原理SGP30的传感(MEMS)部分基于金属氧化物(MOx)纳米颗粒的加热膜。气敏材料——金属氧化物颗粒上吸附的氧气与目标气体发生反应,从而释放出电子。这导致由传感器测量的金属氧化物层的电阻发生改变。简而言之,还原性气体的出现造成气敏材料表面氧浓度降低,改变了半导体的电阻(或电导率)。后续通过电路(ASIC)部分对电阻进行检测、信号处理与转换等,最终获取到气体值。 五、通信协议(I2C通信) 1、I2C总线介绍I2C总线(Inter IC bus)是由Philips公司开发的一种通用数据总线。 两根通信线:SCL(Serial Clock串行时钟线)、SDA(Serial Data串行数据线)。 同步、半双工,带数据应答。 *注:同步(因为它有单独的时钟线)、半双工(SDA只有一根线,并且还要来回通信) 通用的I2C总线,可以使各种设备的通信标准统一,对于厂家来说,使用成熟的方案可以缩短芯片设计周期、提高稳定性,对于应用者来说,使用通用的通信协议可以避免学习各种各样的自定义协议,降低了学习和应用的难度。 2、I2C电路规范所有I2C设备的SCL连在一起,SDA连在一起 设备的SCL和SDA均要配置成开漏输出模式(硬件IIC) *开漏输出模式——断开时引脚成浮空状态(电路断开,电压不稳定) SCL和SDA各添加一个上拉电阻,阻值一般为4.7K~10K左右 开漏输出和上拉电阻的共同作用实现了“线与”的功能,此设计主要是为了解决多机通信互相干扰的问题。 3、I2C时序结构起始信号:SCL高电平期间,SDA从高电平切换到低电平 停止信号:SCL高电平期间,SDA从低电平切换到高电平 代码如下: /**** *******I2C总线启动信号 *****/ void SGP30_IIC_Start(void) { SGP30_SDA = 1; SGP30_SCL = 1; SGP30_IIC_Delay(DELAY_TIME); SGP30_SDA = 0; SGP30_IIC_Delay(DELAY_TIME); SGP30_SCL = 0; } /**** *******I2C总线停止信号 *****/ void SGP30_IIC_Stop(void) { SGP30_SDA = 0; SGP30_SCL = 1; SGP30_IIC_Delay(DELAY_TIME); SGP30_SDA = 1; SGP30_IIC_Delay(DELAY_TIME); } 发送应答:在接收完一个字节之后,主机在下一个时钟发送一位数据,数据0表示应答,数据1表示非应答。 接收应答:在发送完一个字节之后,主机在下一个时钟接收一位数据,判断从机是否应答,数据0表示应答,数据1表示非应答(主机在接收之前,需要释放SDA)。 代码如下: /**** *******发送应答或非应答信号 *****/ void SGP30_IIC_SendAck(bit ackbit) { SGP30_SCL = 0; SGP30_SDA = ackbit; SGP30_IIC_Delay(DELAY_TIME); SGP30_SCL = 1; SGP30_IIC_Delay(DELAY_TIME); SGP30_SCL = 0; SGP30_SDA = 1; SGP30_IIC_Delay(DELAY_TIME); } /**** *******等待应答信号 *****/ bit SGP30_IIC_WaitAck(void) { bit ackbit; SGP30_SDA = 1; SGP30_SCL = 1; SGP30_IIC_Delay(DELAY_TIME); ackbit = SGP30_SDA; SGP30_SCL = 0; SGP30_IIC_Delay(DELAY_TIME); return ackbit; } 发送一个字节:SCL低电平期间,主机将数据位依次放到SDA线上(高位在前),然后拉高SCL,主机将在SCL高电平期间读取数据位,所以SCL高电平期间SDA不允许有数据变化,依次循环上述过程8次,即可发送一个字节。 代码如下: /**** *******I2C总线发送一个字节数据 *****/ void SGP30_IIC_SendByte(uchar byte) { uchar i; SGP30_SCL = 0; for(i=0; i uchar i, dat; SGP30_SDA = 1; for(i=0; i SGP30_IIC_Start(); SGP30_IIC_SendByte(SGP30_SlaveAddress); SGP30_IIC_SendByte(address); SGP30_IIC_SendByte(dat); SGP30_IIC_Stop(); } /**** *******从SGP30的地址address中读取一个字节的数据 *****/ ulong SGP30_Read_Data() { ulong dat; uint crc; SGP30_IIC_Start(); SGP30_IIC_SendByte(SGP30_SlaveAddress + 1); dat = SGP30_IIC_RecByte(SGP30_ACK); //CO2高位数据 dat ulong sgp30_value; SGP30_Write_Data(0x20,0x08); sgp30_value = SGP30_Read_Data(); *co2_value = (sgp30_value & 0xffff0000) >> 16; *tvoc_value = sgp30_value & 0x0000ffff; } 六、流程设计首先初始化引脚,然后发送初始化指令0x2003。接着发送读取数据指令0x2008,然后开始获取数据,先获取CO2高8位数据,再获取CO2低8位数据,再获取一次CRC校验值;然后再获取TVOC高8位数据,再获取TVOC低8位数据,再获取一次CRC校验值。数据获取好后,将CO2的高8位数据和低8位数据整合为一个数据即为CO2值,将TVOC的高8位数据和低8位数据整合为一个数据即为TVOC值。 |
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