嵌入式外設 -- 氣體傳感器（SGP30）驅動代碼編寫

一、前言

SGP30是一種室內空氣質量傳感器，能夠檢測二氧化碳（CO2）和揮發(fā)性有機化合物（VOC）的濃度。這個模塊采用了先進的傳感器技術，可以提供高精度的空氣質量數(shù)據(jù)。

SGP30模塊通常包括一個集成的傳感器芯片和相應的電路，使其能夠方便地與微控制器連接。它通常通過I2C總線與微控制器通信，因此可以輕松地集成到各種不同的嵌入式系統(tǒng)中。

使用SGP30模塊進行空氣質量檢測通常包括以下步驟：

1. **初始化模塊**：連接SGP30模塊到微控制器，并初始化I2C通信。在此過程中，還需要進行傳感器的初始化設置，以確保其正常工作。

2. **讀取傳感器數(shù)據(jù)**：通過I2C總線與SGP30傳感器通信，讀取當前的二氧化碳和揮發(fā)性有機化合物的濃度數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)通常以數(shù)字形式返回，并且需要進一步處理才能得到實際的濃度值。

3. **處理數(shù)據(jù)**：獲得的傳感器數(shù)據(jù)通常是原始的數(shù)字值，需要通過一些算法或者轉換函數(shù)進行處理，以得到實際的CO2和VOC濃度值。通常情況下，傳感器供應商會提供相應的代碼庫或者示例代碼來幫助處理傳感器數(shù)據(jù)。

4. **應用領域**：根據(jù)測得的空氣質量數(shù)據(jù)，可以進行一系列的應用，比如室內空氣質量監(jiān)測、空調系統(tǒng)控制、智能家居系統(tǒng)等。

總的來說，SGP30模塊是一種方便易用、高精度的室內空氣質量傳感器，可以幫助我們監(jiān)測和改善室內空氣質量，提高生活和工作的舒適度。

二、資料獲取

關注微信公眾號--星之援工作室 發(fā)送關鍵字（SGP30）

網(wǎng)上開源的項目資料，可自行移植

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三、設備使用

接線

四、代碼編寫

?main.c

?實現(xiàn)函數(shù)調用

/*
1.項目名稱：綠深旗艦店SGP30模塊STM32F103C8T6測試程序
2.顯示模塊：串口返回數(shù)據(jù),波特率9600
3.使用軟件：keil5 for ARM
4.配套上位機：無
5.項目組成：SGP30模塊
6.項目功能：串口返回測量的CO2,TVOC數(shù)據(jù)
7.主要原理：具體參考SGP30數(shù)據(jù)手冊
8.購買地址：https://lssz.tmall.com 或淘寶上搜索“綠深旗艦店”
10.版權聲明：綠深旗艦店所有程序都申請軟件著作權。均與本店產品配套出售，請不要傳播，以免追究其法律責任！
接線定義
	VCC--5V
	GND--GND
	SCL--PB0
	SDA--PB1
*/

#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "SGP30.h"
#include "usart.h"

u32 CO2Data,TVOCData;//定義CO2濃度變量與TVOC濃度變量

int main(void)
{
	u32 sgp30_dat;
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//設置中斷優(yōu)先級分組為組2：2位搶占優(yōu)先級，2位響應優(yōu)先級
	delay_init();
	uart_init(115200);
	SGP30_Init();   //初始化SGP30
	delay_ms(100);
	SGP30_Write(0x20,0x08);
	sgp30_dat = SGP30_Read();//讀取SGP30的值
	CO2Data = (sgp30_dat & 0xffff0000) >> 16;
	TVOCData = sgp30_dat & 0x0000ffff;	
	//SGP30模塊開機需要一定時間初始化，在初始化階段讀取的CO2濃度為400ppm，TVOC為0ppd且恒定不變，因此上電后每隔一段時間讀取一次
	//SGP30模塊的值，如果CO2濃度為400ppm，TVOC為0ppd，發(fā)送“正在檢測中...”，直到SGP30模塊初始化完成。
	//初始化完成后剛開始讀出數(shù)據(jù)會波動比較大，屬于正?，F(xiàn)象，一段時間后會逐漸趨于穩(wěn)定。
	//氣體類傳感器比較容易受環(huán)境影響，測量數(shù)據(jù)出現(xiàn)波動是正常的，可自行添加濾波函數(shù)。
	while(CO2Data == 400 && TVOCData == 0)
	{
		SGP30_Write(0x20,0x08);
		sgp30_dat = SGP30_Read();//讀取SGP30的值
		CO2Data = (sgp30_dat & 0xffff0000) >> 16;//取出CO2濃度值
		TVOCData = sgp30_dat & 0x0000ffff;			 //取出TVOC值
		printf("正在檢測中...rn");
		delay_ms(500);
	}
	while(1)
	{
		SGP30_Write(0x20,0x08);
		sgp30_dat = SGP30_Read();//讀取SGP30的值
		CO2Data = (sgp30_dat & 0xffff0000) >> 16;//取出CO2濃度值
		TVOCData = sgp30_dat & 0x0000ffff;       //取出TVOC值
		printf("CO2:%dppmrnTVOC:%dppdrn",CO2Data,TVOCData);
		delay_ms(500);
	}
}

sgp30.c

#include "sgp30.h"
#include "delay.h"



void SGP30_GPIO_Init(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

  RCC_APB2PeriphClockCmd(SGP30_SCL_GPIO_CLK | SGP30_SDA_GPIO_SDA, ENABLE);

  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = SGP30_SCL_GPIO_PIN;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_Init(SGP30_SCL_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);

  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = SGP30_SDA_GPIO_PIN;
  GPIO_Init(SGP30_SDA_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
}


void SDA_OUT(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = SGP30_SDA_GPIO_PIN;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_Init(SGP30_SDA_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
}

void SDA_IN(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = SGP30_SDA_GPIO_PIN;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
  GPIO_Init(SGP30_SDA_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
}

//產生IIC起始信號
void SGP30_IIC_Start(void)
{
  SDA_OUT();
  SGP30_SDA = 1;
  SGP30_SCL = 1;
  delay_us(20);

  SGP30_SDA = 0;	//START:when CLK is high,DATA change form high to low
  delay_us(20);
  SGP30_SCL = 0; 	//鉗住I2C總線，準備發(fā)送或接收數(shù)據(jù)
}

//產生IIC停止信號
void SGP30_IIC_Stop(void)
{
  SDA_OUT();
  SGP30_SCL = 0;
  SGP30_SDA = 0;	//STOP:when CLK is high DATA change form low to high
  delay_us(20);
  SGP30_SCL = 1;
  SGP30_SDA = 1;	//發(fā)送I2C總線結束信號
  delay_us(20);
}

//等待應答信號到來
//返回值：1，接收應答失敗
//        0，接收應答成功
u8 SGP30_IIC_Wait_Ack(void)
{
  u8 ucErrTime = 0;
  SDA_IN();
  SGP30_SDA = 1;
  delay_us(10);
  SGP30_SCL = 1;
  delay_us(10);
  while(SGP30_SDA_READ())
  {
    ucErrTime++;
    if(ucErrTime > 250)
    {
      SGP30_IIC_Stop();
      return 1;
    }
  }
  SGP30_SCL = 0;  		//時鐘輸出0
  return 0;
}

//產生ACK應答
void SGP30_IIC_Ack(void)
{
  SGP30_SCL = 0;
  SDA_OUT();
  SGP30_SDA = 0;
  delay_us(20);
  SGP30_SCL = 1;
  delay_us(20);
  SGP30_SCL = 0;
}

//不產生ACK應答
void SGP30_IIC_NAck(void)
{
  SGP30_SCL = 0;
  SDA_OUT();
  SGP30_SDA = 1;
  delay_us(20);
  SGP30_SCL = 1;
  delay_us(20);
  SGP30_SCL = 0;
}

//IIC發(fā)送一個字節(jié)
//返回從機有無應答
//1，有應答
//0，無應答
void SGP30_IIC_Send_Byte(u8 txd)
{
  u8 t;
  SDA_OUT();
  SGP30_SCL = 0; 	    	//拉低時鐘開始數(shù)據(jù)傳輸
  for(t = 0; t < 8; t++)
  {
    if((txd & 0x80) >> 7)
      SGP30_SDA = 1;
    else
      SGP30_SDA = 0;
    txd <<= 1;
    delay_us(20);
    SGP30_SCL = 1;
    delay_us(20);
    SGP30_SCL = 0;
    delay_us(20);
  }
  delay_us(20);

}

//讀1個字節(jié)，ack=1時，發(fā)送ACK，ack=0，發(fā)送nACK
u16 SGP30_IIC_Read_Byte(u8 ack)
{
  u8 i;
  u16 receive = 0;
  SDA_IN();
  for(i = 0; i < 8; i++ )
  {
    SGP30_SCL = 0;
    delay_us(20);
    SGP30_SCL = 1;
    receive <<= 1;
    if(SGP30_SDA_READ())
      receive++;
    delay_us(20);
  }
  if (!ack)
    SGP30_IIC_NAck();//發(fā)送nACK
  else
    SGP30_IIC_Ack(); //發(fā)送ACK
  return receive;
}


//初始化IIC接口
void SGP30_Init(void)
{
  SGP30_GPIO_Init();
  SGP30_Write(0x20, 0x03);
//	SGP30_ad_write(0x20,0x61);
//	SGP30_ad_write(0x01,0x00);
}


void SGP30_Write(u8 a, u8 b)
{
  SGP30_IIC_Start();
  SGP30_IIC_Send_Byte(SGP30_write); //發(fā)送器件地址+寫指令
  SGP30_IIC_Wait_Ack();
  SGP30_IIC_Send_Byte(a);		//發(fā)送控制字節(jié)
  SGP30_IIC_Wait_Ack();
  SGP30_IIC_Send_Byte(b);
  SGP30_IIC_Wait_Ack();
  SGP30_IIC_Stop();
  delay_ms(100);
}

u32 SGP30_Read(void)
{
  u32 dat;
  u8 crc;
  SGP30_IIC_Start();
  SGP30_IIC_Send_Byte(SGP30_read); //發(fā)送器件地址+讀指令
  SGP30_IIC_Wait_Ack();
  dat = SGP30_IIC_Read_Byte(1);
  dat <<= 8;
  dat += SGP30_IIC_Read_Byte(1);
  crc = SGP30_IIC_Read_Byte(1); //crc數(shù)據(jù)，舍去
  crc = crc;  //為了不讓出現(xiàn)編譯警告
  dat <<= 8;
  dat += SGP30_IIC_Read_Byte(1);
  dat <<= 8;
  dat += SGP30_IIC_Read_Byte(0);
  SGP30_IIC_Stop();
  return(dat);
}

sgp30.h

#ifndef __HX711_H
#define __HX711_H
#include "sys.h"

#define  SGP30_SCL   PBout(0)
#define  SGP30_SDA   PBout(1)


// USART GPIO 引腳宏定義
#define  SGP30_SCL_GPIO_CLK        RCC_APB2Periph_GPIOB
#define  SGP30_SCL_GPIO_PORT       GPIOB
#define  SGP30_SCL_GPIO_PIN        GPIO_Pin_0

#define  SGP30_SDA_GPIO_SDA        RCC_APB2Periph_GPIOB
#define  SGP30_SDA_GPIO_PORT       GPIOB
#define  SGP30_SDA_GPIO_PIN        GPIO_Pin_1

#define  SGP30_SDA_READ()           GPIO_ReadInputDataBit(SGP30_SDA_GPIO_PORT, SGP30_SDA_GPIO_PIN)

#define SGP30_read  0xb1  //SGP30的讀地址
#define SGP30_write 0xb0  //SGP30的寫地址


void SGP30_IIC_Start(void);				//發(fā)送IIC開始信號
void SGP30_IIC_Stop(void);	  			//發(fā)送IIC停止信號
void SGP30_IIC_Send_Byte(u8 txd);			//IIC發(fā)送一個字節(jié)
u16 SGP30_IIC_Read_Byte(unsigned char ack);//IIC讀取一個字節(jié)
u8 SGP30_IIC_Wait_Ack(void); 				//IIC等待ACK信號
void SGP30_IIC_Ack(void);					//IIC發(fā)送ACK信號
void SGP30_IIC_NAck(void);				//IIC不發(fā)送ACK信號
void SGP30_IIC_Write_One_Byte(u8 daddr,u8 addr,u8 data);
u8 SGP30_IIC_Read_One_Byte(u8 daddr,u8 addr);	
void SGP30_Init(void);				  
void SGP30_Write(u8 a, u8 b);
u32 SGP30_Read(void);



#endif

五、參考

物聯(lián)網(wǎng)畢設 -- 智能倉儲（STM32+APP+云平臺）https://blog.csdn.net/herui_2/article/details/136225040?csdn_share_tail=%7B%22type%22%3A%22blog%22%2C%22rType%22%3A%22article%22%2C%22rId%22%3A%22136225040%22%2C%22source%22%3A%22herui_2%22%7D