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SGP30是一款單一芯片上具有多個(gè)傳感元件的金屬氧化物氣體傳感器，內(nèi)集成4個(gè)氣體傳感元件，具有完全校準(zhǔn)的空氣質(zhì)量輸出信號(hào)。另外，SGP易于集成，能夠?qū)⒔饘傺趸餁怏w傳感器集成到移動(dòng)設(shè)備中，為智能家居、家電和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的環(huán)境監(jiān)測(cè)開辟了新的可能性。主要用于甲醛的檢測(cè)!
一模塊來(lái)源
模塊實(shí)物展示：
資料下載鏈接：
https://pan.baidu.com/s/16ITjdV34J8K2Wu24sB_iPg
資料提取碼：1vds
二 規(guī)格參數(shù)
工作電壓：3.3V
工作電流：40mA
輸出方式: IIC
管腳數(shù)量：4 Pin
以上信息見廠家資料文件
三移植過(guò)程
我們的目標(biāo)是將例程移植至CW32F030C8T6開發(fā)板上【能夠測(cè)量甲醛】。首先要獲取資料，查看數(shù)據(jù)手冊(cè)應(yīng)如何實(shí)現(xiàn)讀取數(shù)據(jù)，再移植至我們的工程。
3.1查看資料
SGP30是一款單一芯片上具有多個(gè)傳感元件的金屬氧化物室內(nèi)氣體傳感器，內(nèi)部集成4個(gè)氣體傳感元件，具有完全校準(zhǔn)的空氣質(zhì)量輸出信號(hào)，主要是對(duì)空氣質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)?？梢暂敵觯?/p>
TVOC（Total Volatile Organic Compounds，總揮發(fā)性有機(jī)物），量程為0~60000ppb；CO2濃度，量程400~60000ppm。
SGP30的傳感（MEMS）部分基于金屬氧化物（MOx）納米顆粒的加熱膜。氣敏材料——金屬氧化物顆粒上吸附的氧氣與目標(biāo)氣體發(fā)生反應(yīng)，從而釋放出電子。這導(dǎo)致由傳感器測(cè)量的金屬氧化物層的電阻發(fā)生改變。簡(jiǎn)而言之，還原性氣體的出現(xiàn)造成氣敏材料表面氧濃度降低，改變了半導(dǎo)體的電阻（或電導(dǎo)率）。后續(xù)通過(guò)電路（ASIC）部分對(duì)電阻進(jìn)行檢測(cè)、信號(hào)處理與轉(zhuǎn)換等，最終獲取到氣體值。
I2C從機(jī)地址是0X58，由于地址只用到了7bit，最高位未使用，最低位為判斷是讀還是寫，為0是讀，為1是寫，所以：
對(duì)于寫SGP30，地址為(0X58 << 1) = 0XB0
對(duì)于讀SGP30，地址為((0X58 << 1)) | 0X01 = 0XB1
SGP30的命令都是雙字節(jié)的，先發(fā)高位。有如下命令：
常用的有兩個(gè)，一個(gè)是0x2003為初始化SGP30命令，另一個(gè)0x2008為獲取空氣質(zhì)量值命令。
SGP30獲取的數(shù)據(jù)格式為：2位CO2數(shù)據(jù)+1位CO2的CRC校驗(yàn)+2位TVOC數(shù)據(jù)+1位TVOC的CRC校驗(yàn)。模塊上電需要15s左右初始化，在初始化階段讀取的CO2濃度為400ppm，TVOC為0ppd且恒定不變。因此上電后一直讀，直到TVOC不為0并且CO2不為400，SGP30模塊才初始化完成。
初始化完成后剛開始讀出數(shù)據(jù)會(huì)波動(dòng)比較大，屬于正?，F(xiàn)象，一段時(shí)間后會(huì)逐漸趨于穩(wěn)定。氣體類傳感器比較容易受環(huán)境影響，測(cè)量數(shù)據(jù)出現(xiàn)波動(dòng)是正常的，可以添加濾波函數(shù)進(jìn)行濾波。
3.2引腳選擇
模塊接線圖
3.3移植至工程
移植步驟中的導(dǎo)入.c和.h文件與【CW32模塊使用】DHT11溫濕度傳感器相同，只是將.c和.h文件更改為bsp_sgp30.c與bsp_sgp30.h。這里不再過(guò)多講述，移植完成后面修改相關(guān)代碼。
在文件bsp_sgp30.c中，編寫如下代碼。
/** Change Logs:* Date Author Notes* 2024-06-20 LCKFB-LP first version*/#include "bsp_sgp30.h"#include "stdio.h"/******************************************************************* 函 數(shù) 名 稱：SGP30_GPIO_Init* 函 數(shù) 說(shuō) 明：SGP30的引腳初始化* 函 數(shù) 形 參：無(wú)* 函 數(shù) 返 回：無(wú)* 作 者：LC* 備 注：只是引腳初始化，真正初始化： SGP30_Init******************************************************************/void SGP30_GPIO_Init(void){GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; // GPIO初始化結(jié)構(gòu)體RCC_SGP30_ENABLE(); // 使能GPIO時(shí)鐘GPIO_InitStruct.Pins = GPIO_SDA|GPIO_SCL; // GPIO引腳GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD; // 開漏輸出GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_HIGH; // 輸出速度高GPIO_Init(PORT_SGP30, &GPIO_InitStruct); // 初始化}/******************************************************************* 函 數(shù) 名 稱：IIC_Start* 函 數(shù) 說(shuō) 明：IIC起始時(shí)序* 函 數(shù) 形 參：無(wú)* 函 數(shù) 返 回：無(wú)* 作 者：LC* 備 注：無(wú)******************************************************************/void IIC_Start(void){SDA_OUT();SCL(0);delay_us(1);SDA(1);SCL(1);delay_us(5);SDA(0);delay_us(5);SCL(0);delay_us(5);}/******************************************************************* 函 數(shù) 名 稱：IIC_Stop* 函 數(shù) 說(shuō) 明：IIC停止信號(hào)* 函 數(shù) 形 參：無(wú)* 函 數(shù) 返 回：無(wú)* 作 者：LC* 備 注：無(wú)******************************************************************/void IIC_Stop(void){SDA_OUT();SCL(0);SDA(0);SCL(1);delay_us(5);SDA(1);delay_us(5);}/******************************************************************* 函 數(shù) 名 稱：IIC_Send_Ack* 函 數(shù) 說(shuō) 明：主機(jī)發(fā)送應(yīng)答或者非應(yīng)答信號(hào)* 函 數(shù) 形 參：0發(fā)送應(yīng)答 1發(fā)送非應(yīng)答* 函 數(shù) 返 回：無(wú)* 作 者：LC* 備 注：無(wú)******************************************************************/void IIC_Send_Ack(unsigned char ack){SDA_OUT();SCL(0);SDA(0);delay_us(5);if(!ack) SDA(0);else SDA(1);SCL(1);delay_us(5);SCL(0);SDA(1);}/******************************************************************* 函 數(shù) 名 稱：I2C_WaitAck* 函 數(shù) 說(shuō) 明：等待從機(jī)應(yīng)答* 函 數(shù) 形 參：無(wú)* 函 數(shù) 返 回：0有應(yīng)答 1超時(shí)無(wú)應(yīng)答* 作 者：LC* 備 注：無(wú)******************************************************************/unsigned char I2C_WaitAck(void){char ack = 0;unsigned char ack_flag = 10;SCL(0);SDA(1);SDA_IN();delay_us(5);SCL(1);delay_us(5);while( (SDA_GET()==1) && ( ack_flag ) ){ack_flag--;delay_us(5);}if( ack_flag <= 0 ){IIC_Stop();return 1;}else{SCL(0);SDA_OUT();}return ack;}/******************************************************************* 函 數(shù) 名 稱：Send_Byte* 函 數(shù) 說(shuō) 明：寫入一個(gè)字節(jié)* 函 數(shù) 形 參：dat要寫人的數(shù)據(jù)* 函 數(shù) 返 回：無(wú)* 作 者：LC* 備 注：無(wú)******************************************************************/void Send_Byte(uint8_t dat){int i = 0;SDA_OUT();SCL(0);//拉低時(shí)鐘開始數(shù)據(jù)傳輸for( i = 0; i < 8; i++ ){SDA( (dat & 0x80) >> 7 );delay_us(1);SCL(1);delay_us(5);SCL(0);delay_us(5);dat<<=1;}}/******************************************************************* 函 數(shù) 名 稱：Read_Byte* 函 數(shù) 說(shuō) 明：IIC讀時(shí)序* 函 數(shù) 形 參：無(wú)* 函 數(shù) 返 回：讀到的數(shù)據(jù)* 作 者：LC* 備 注：無(wú)******************************************************************/unsigned char Read_Byte(void){unsigned char i,receive=0;SDA_IN();//SDA設(shè)置為輸入for(i=0;i<8;i++ ){SCL(0);delay_us(5);SCL(1);delay_us(5);receive<<=1;if( SDA_GET() ){receive|=1;}delay_us(5);}SCL(0);return receive;}/******************************************************************* 函 數(shù) 名 稱：SGP30_Write* 函 數(shù) 說(shuō) 明：SGP30寫命令* 函 數(shù) 形 參：regaddr_H命令高8位 regaddr_L命令低8位* 函 數(shù) 返 回：無(wú)* 作 者：LC* 備 注：無(wú)******************************************************************/void SGP30_Write_cmd(uint8_t regaddr_H, uint8_t regaddr_L){IIC_Start();Send_Byte(0XB0); //發(fā)送器件地址+寫指令I2C_WaitAck();Send_Byte(regaddr_H); //發(fā)送控制地址I2C_WaitAck();Send_Byte(regaddr_L); //發(fā)送數(shù)據(jù)I2C_WaitAck();IIC_Stop();delay_ms(100);}/******************************************************************* 函 數(shù) 名 稱：* 函 數(shù) 說(shuō) 明：* 函 數(shù) 形 參：* 函 數(shù) 返 回：* 作 者：LC* 備 注：SGP30獲取的數(shù)據(jù)格式為：2位CO2數(shù)據(jù)+1位CO2的CRC校驗(yàn)+2位TVOC數(shù)據(jù)+1位TVOC的CRC校驗(yàn)。模塊上電需要15s左右初始化，在初始化階段讀取的CO2濃度為400ppm，TVOC為0ppd且恒定不變。因此上電后一直讀，直到TVOC不為0并且CO2不為400，SGP30模塊才初始化完成。初始化完成后剛開始讀出數(shù)據(jù)會(huì)波動(dòng)比較大，屬于正常現(xiàn)象，一段時(shí)間后會(huì)逐漸趨于穩(wěn)定。氣體類傳感器比較容易受環(huán)境影響，測(cè)量數(shù)據(jù)出現(xiàn)波動(dòng)是正常的，可以添加濾波函數(shù)進(jìn)行濾波。******************************************************************/uint32_t SGP30_Read(void){uint32_t dat;uint8_t crc;IIC_Start();Send_Byte(0XB1); //發(fā)送器件地址+讀指令I2C_WaitAck();dat = Read_Byte();//CO2數(shù)據(jù)高8位IIC_Send_Ack(0);dat <<= 8;dat += Read_Byte();//CO2數(shù)據(jù)低8位IIC_Send_Ack(0);crc = Read_Byte(); //CO2的CRC校驗(yàn)IIC_Send_Ack(0);crc = crc;dat <<= 8;dat += Read_Byte();//TVOC數(shù)據(jù)高8位IIC_Send_Ack(0);dat <<= 8;dat += Read_Byte();//TVOC數(shù)據(jù)低8位IIC_Send_Ack(1);IIC_Stop();return(dat);}/******************************************************************* 函 數(shù) 名 稱：SGP30_Init* 函 數(shù) 說(shuō) 明：SGP30初始化* 函 數(shù) 形 參：無(wú)* 函 數(shù) 返 回：無(wú)* 作 者：LC* 備 注：無(wú)******************************************************************/void SGP30_Init(void){SGP30_GPIO_Init();SGP30_Write_cmd(0x20, 0x03);}
在文件bsp_sgp30.h中，編寫如下代碼。
/** Change Logs:* Date Author Notes* 2024-06-20 LCKFB-LP first version*/#ifndef _BSP_SGP30_H_#define _BSP_SGP30_H_#include "board.h"//端口移植#define RCC_SGP30_ENABLE() __RCC_GPIOB_CLK_ENABLE()#define PORT_SGP30 CW_GPIOB#define GPIO_SDA GPIO_PIN_8#define GPIO_SCL GPIO_PIN_9//設(shè)置SDA輸出模式#define SDA_OUT() {GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;GPIO_InitStruct.Pins = GPIO_SDA;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD;GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_HIGH;GPIO_Init(PORT_SGP30, &GPIO_InitStruct);}//設(shè)置SDA輸入模式#define SDA_IN() {GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;GPIO_InitStruct.Pins = GPIO_SDA;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_HIGH;GPIO_Init(PORT_SGP30, &GPIO_InitStruct);}//獲取SDA引腳的電平變化#define SDA_GET() GPIO_ReadPin(PORT_SGP30, GPIO_SDA)//SDA與SCL輸出#define SDA(x) GPIO_WritePin(PORT_SGP30, GPIO_SDA, (x?GPIO_Pin_SET:GPIO_Pin_RESET) )#define SCL(x) GPIO_WritePin(PORT_SGP30, GPIO_SCL, (x?GPIO_Pin_SET:GPIO_Pin_RESET) )void SGP30_Init(void);uint32_t SGP30_Read(void);void SGP30_Write_cmd(uint8_t a, uint8_t b);#endif
四移植驗(yàn)證
>>>
在自己工程中的main主函數(shù)中，編寫如下。
/** Change Logs:* Date Author Notes* 2024-06-20 LCKFB-LP first version*/#include "board.h"#include "stdio.h"#include "bsp_uart.h"#include "bsp_sgp30.h"int32_t main(void){board_init(); // 開發(fā)板初始化uart1_init(115200); // 串口1波特率115200SGP30_Init();delay_ms(100);while (1){uint32_t CO2Data, TVOCData; //定義CO2濃度變量與TVOC濃度變量uint32_t sgp30_dat; //定義SGP30讀取到的數(shù)據(jù)SGP30_Write_cmd(0x20,0x08);sgp30_dat = SGP30_Read(); //讀取SGP30的值CO2Data = (sgp30_dat & 0xffff0000) >> 16; //獲取CO2的值TVOCData = sgp30_dat & 0x0000ffff; //獲取TVOC的值printf("CO2 : %0.2drnTVOC : %0.2drn",CO2Data,TVOCData);delay_ms(1000);}}
上電效果：
模塊移植成功案例代碼：
鏈接：https://pan.baidu.com/s/1oAz63Y8tBthuKPTtWsNcxw?pwd=LCKF
提取碼：LCKF
