[嵌入式开发模块]SHT30/20 温湿度传感器驱动模块

以你之姓@ 2023-02-16 01:54 204阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  前言
 *  SHT30简介
 *   *  概述
     *  通信协议
 *  驱动文件
 *   *  SHT30Driver.h
     *  SHT30Recver.c
     *  SHT30Cmder.c
     *  依赖
 *  使用示例
 *  更新历史

# 前言 #

干活中用到了SHT30，其实是对应的转串口板子，写了相应的驱动程序，放出来。

好像SHT20和30几乎是一样的，所以不用纠结这个。

这个模块本身的协议比较简单，所以模块的驱动也很小巧。

驱动被设计为拥有指令器和接收机两个部分，完全被动方式运行，与具体的平台解耦。

# SHT30简介 #

## 概述 ##

SHT20是由瑞士推出的数字温湿度传感器，基于领先世界的CMOSens数字传感技术，具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性。全量程标定，两线数字接口，可与单片机直接相连，大大缩短研发时间、简化外围电路并降低费用。此外，体积微小、响应迅速、低能耗、可浸没、抗干扰能力强、温湿一体，兼有露点测量，性价比高，使该产品能够适于多种场合的应用。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xpbl9zdHJvbmc_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

## 通信协议 ##

（1） 串口通信参数

电平：TTL  
波特率：115200  
停止位：1  
校验位：0

（2）输出格式

输出字符串格式： Temp = XX.XXX Hum = XX.XXX\\r\\n

（3）控制指令：下面指令需要发送两次，第一次使模块由工作模式进入到配置模式，第二次发送才是设置模块。  
设置回传速度：  
![20200607223017817.png][]  
设置报警值(这个驱动没有实现)：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xpbl9zdHJvbmc_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

# 驱动文件 #

## SHT30Driver.h ##

/*
    *******************************************************************************************
    *
    *                                    SHT30 DRIVER MODULE
    *                                       SHT30驱动模块
    *
    * File : SHT30Driver.h
    * By   : Lin Shijun(https://blog.csdn.net/lin_strong)
    * Date : 2020/06/17
    * version: V1.1
    * History: 2020/04/29 V1.0 the prototype
    *          2020/06/17 V1.1 find that SHT30's data  is  "XXXX Hum = XXXX"
    *                           but not "XXXX Humi = XXXX" in SHT20, so fix it.
    * Note   : The SHT30 driver is divided into two part, i.e. cmder and recver. The cmder is for
    *          sending the SHT30 command. The recver is for resolving data from the SHT30.
    ********************************************************************************************
    */
    
    #ifndef   SHT30DRIVER_H
    #define   SHT30DRIVER_H
    
    /*
    ******************************************************************************************
    *                                    INCLUDE
    ******************************************************************************************
    */
    
    #include <stdint.h>
    
    /*
    ******************************************************************************************
    *                                    DEBUG CONFIGURATION
    ******************************************************************************************
    */
    
    // to enable debug messages in this module
    // #define SHT30_DEBUG
    
    /*
    ******************************************************************************************
    *                                       TYPE DEFINE
    ******************************************************************************************
    */
    
    typedef struct SHT30STRUCT_DATA{
        
      float temp;   // °C
      float humi;   // percent
    } SHT30Data;
    
    typedef void (* SHT30FUNC_DATA)(SHT30Data data);
    
    typedef enum {
        
      SHT30SR_10Hz ,
      SHT30SR_5Hz  ,
      SHT30SR_2Hz  ,
      SHT30SR_1Hz  ,
      SHT30SR_0d5Hz,  // 0.5Hz
      SHT30SR_0d2Hz,  // 0.2Hz
      SHT30SR_0d1Hz,  // 0.1Hz
    }SHT30SampleRate;
    /*
    ************************************************************************************
    *                                    INTERFACES
    ************************************************************************************
    */
    
    void SHT30Cmder_Init(void (* outChannel)(uint8_t *buf, uint16_t len));
    void SHT30Cmder_Destroy(void);
    void SHT30Cmder_setSampleRate(SHT30SampleRate value);
    
    void SHT30Recver_Init(SHT30FUNC_DATA onRecvData);
    // Call it to modify the call-back function.
    void SHT30Recver_RegisterCallback(SHT30FUNC_DATA onRecvData);
    void SHT30Recver_CleanupBuffer(void);
    // Feed the receiver every byte received so that receiver can notify user
    // the resolved data for each frame.
    void SHT30Recver_Feed(uint8_t nextByte);
    void SHT30Recver_Destroy(void);
    
    #endif  // of SHT30DRIVER_H

## SHT30Recver.c ##

/*
    *******************************************************************************************
    *
    *                                   SHT30 RECEIVER MODULE
    *                                   SHT30驱动模块 - 接收机
    *
    * File : SHT30Recver.c
    * By   : Lin Shijun(https://blog.csdn.net/lin_strong)
    * Date : 2020/06/17
    * version: V1.1
    * History: 2020/06/17
    * Note   : 
    ********************************************************************************************
    */
    
    /*
    *********************************************************************************************
    *                                       INCLUDES
    *********************************************************************************************
    */
    
    #include <string.h>
    #include <ctype.h>
    #include "SHT30Driver.h"
    #include "RxMac.h"
    
    #ifndef SHT30_DEBUG
    #undef _DEBUG
    #endif
    
    #include "DebugMsg.h"
    
    /*
    *********************************************************************************************
    *                                       LOCAL FUNCTION
    *********************************************************************************************
    */
    
    #define ARRAYSIZE(arr)  (sizeof(arr)/ sizeof(arr[0]))
    static void _onFlushed(RxMac sender,RxMacPtr buf,uint16_t len,RxState state,
                               RxFlag HorU,RxFlag Ender);
    
    /*
    *********************************************************************************************
    *                                       LOCAL VARIABLE
    *********************************************************************************************
    */
    
    static const char * _str_SHT30Recver = "SHT30Recver";
    
    static SHT30FUNC_DATA _onRecvData;
    static const uint8_t _flag_header[] = {
        (uint8_t)'T', (uint8_t)'e', (uint8_t)'m', (uint8_t)'p', 
                                           (uint8_t)' ', (uint8_t)'=', (uint8_t)' '};
    static const uint8_t _flag_ender[] = {
        (uint8_t)'\r', (uint8_t)'\n'};
    static const RXFLAG_STRUCT _flags[] = {
        
      {
        _flag_header, sizeof(_flag_header), RXFLAG_OPTION_STRONG_HEADER},
      {
        _flag_ender , sizeof(_flag_ender) , RXFLAG_OPTION_STRONG_ENDER }
    };
    static RxMac _mac;
    static uint8_t _macBuf[36];
    
    /*
    *********************************************************************************************
    *                                 INTERFACE IMPLEMENTATION
    *********************************************************************************************
    */
    
    void SHT30Recver_Init(SHT30FUNC_DATA onRecvData){
        
      _onRecvData = onRecvData;
      _mac = RxMac_Create(_flags, ARRAYSIZE(_flags), _macBuf, sizeof(_macBuf) - 1,
                           NULL, NULL, _onFlushed);
      if(_mac == NULL)
        for(;;)
          ;
    }
    
    void SHT30Recver_Destroy(){
        
      _onRecvData = NULL;
      RxMac_Destroy(_mac);
    }
    
    void SHT30Recver_RegisterCallback(SHT30FUNC_DATA onRecvData){
        
      _onRecvData = onRecvData;
    }
    
    void SHT30Recver_CleanupBuffer(void){
        
      RxMac_ResetState(_mac);
    }
    
    void SHT30Recver_Feed(uint8_t nextByte){
        
      RxMac_FeedData(_mac, nextByte);
    }
    
    /*
    *********************************************************************************************
    *                               LOCAL FUNCTION IMPLEMENTATION
    *********************************************************************************************
    */
    static int _FloatFormatRight(const char *beg, const char *end){
        
      const char *p;
      if(end - beg <= 0)
        return 0;
      for(p = beg; end - p > 0; p++)
        if(!isdigit(*p) && *p != '-' && *p != '.')
          return 0;
      return 1;
    }
    
    static void _onFlushed(RxMac sender,RxMacPtr buf,uint16_t len,RxState state,
                           RxFlag HorU,RxFlag Ender){
        
      const char *p;
      SHT30Data data;
      if(_onRecvData == NULL || !state.headerFound || !state.enderFound)
        return;
      buf[len] = '\0';
      p = strstr((const char *)buf, "   Hum = ");
      if(p == NULL || !_FloatFormatRight((const char *)&buf[7], p) || 
        !_FloatFormatRight((const char *)&p[9], (const char *)buf + len - 2)){
        
        _dbg_printf2("%s: got corrupt frame-%s", _str_SHT30Recver, (const char *)buf);
        return;
      }
      
      data.temp  = (float)atof((const char *)&buf[7]);
      data.humi  = (float)atof((const char *)&p[9]);
      _dbg_printf3("%s: got data-temp(%.3f),humi(%.3f)\r\n", _str_SHT30Recver, data.temp, data.humi);
      _onRecvData(data);
    }

## SHT30Cmder.c ##

/*
    *******************************************************************************************
    *
    *                                    SHT30 COMMANDER MODULE
    *                                    SHT30驱动模块 - 指令器
    *
    * File : SHT30Cmder.c
    * By   : Lin Shijun(https://blog.csdn.net/lin_strong)
    * Date : 2020/06/17
    * version: V1.1
    * History: 2020/06/17
    * Note   : Only implement the set sample rate command for now.
    ********************************************************************************************
    */
    
    /*
    *********************************************************************************************
    *                                       INCLUDES
    *********************************************************************************************
    */
    
    #include <stdio.h>
    #include "SHT30Driver.h"
    
    /*
    *********************************************************************************************
    *                                       LOCAL VARIABLE
    *********************************************************************************************
    */
    static void (* _out)(uint8_t *buf, uint16_t len) = NULL;
    
    /*
    *********************************************************************************************
    *                                 INTERFACE IMPLEMENTATION
    *********************************************************************************************
    */
    
    void SHT30Cmder_Init(void (* outChannel)(uint8_t *buf, uint16_t len)){
        
      _out = outChannel;
    }
    
    void SHT30Cmder_Destroy(){
        
      _out = NULL;
    }
    
    void SHT30Cmder_setSampleRate(SHT30SampleRate value){
        
      uint8_t buf[] = {
        0xFF, 0xAA, 0x09, 0x00, 0x00};
      buf[3] = (uint8_t)value;
      if(_out != NULL)
        _out(buf, sizeof(buf));
    }

## 依赖 ##

接收器的实现依赖于我写的通用接收机：  
[通用接收状态机模块][Link 1]

至于DebugMsg.h则是我自己使用的调试信息的模块：

#ifndef _DEBUG_MSG_H
    #define _DEBUG_MSG_H
    #include <stdio.h>
    #ifdef _DEBUG
      #define _dbg_printf0(format)                   ((void)printf(format))
      #define _dbg_printf1(format,p1)                ((void)printf(format,p1))
      #define _dbg_printf2(format,p1,p2)             ((void)printf(format,p1,p2))
      #define _dbg_printf3(format,p1,p2,p3)          ((void)printf(format,p1,p2,p3))
      #define _dbg_printf4(format,p1,p2,p3,p4)       ((void)printf(format,p1,p2,p3,p4))
      #define _dbg_printf5(format,p1,p2,p3,p4,p5)    ((void)printf(format,p1,p2,p3,p4,p5))
      #define _dbg_printf6(format,p1,p2,p3,p4,p5,p6) ((void)printf(format,p1,p2,p3,p4,p5,p6))
      #define _dbg_printf7(format,p1,p2,p3,p4,p5,p6,p7) \
                    ((void)printf(format,p1,p2,p3,p4,p5,p6,p7))
      #define _dbg_printf8(format,p1,p2,p3,p4,p5,p6,p7,p8) \
                    ((void)printf(format,p1,p2,p3,p4,p5,p6,p7,p8))
      #define _dbg_printf9(format,p1,p2,p3,p4,p5,p6,p7,p8,p9) \
                    ((void)printf(format,p1,p2,p3,p4,p5,p6,p7,p8,p9))
    #else
      #define _dbg_printf0(format)
      #define _dbg_printf1(format,p1)
      #define _dbg_printf2(format,p1,p2)
      #define _dbg_printf3(format,p1,p2,p3)
      #define _dbg_printf4(format,p1,p2,p3,p4)
      #define _dbg_printf5(format,p1,p2,p3,p4,p5)
      #define _dbg_printf6(format,p1,p2,p3,p4,p5,p6)
      #define _dbg_printf7(format,p1,p2,p3,p4,p5,p6,p7)
      #define _dbg_printf8(format,p1,p2,p3,p4,p5,p6,p7,p8)
      #define _dbg_printf9(format,p1,p2,p3,p4,p5,p6,p7,p8,p9)
    #endif
    
    int dummyprintf(const char *format, ...);
    
    #endif

这样在项目中同时宏定义 **\_DEBUG** 和 **SHT30\_DEBUG** 时才会打印调试信息。不需要的话删除相关语句就好。

想要了解相关技巧的话详见：  
[C语言宏配置的各种奇淫技巧][C]

# 使用示例 #

使用此模块基本分几步：

1.  初始化模块
2.  如需要发送指令则实现并注册信道给指令器；注册回调函数给接收器，这样接收器在发现完整的数据帧时就会通过回调函数进行通知。
3.  不断接收数据，并喂(Feed)给接收器；如需要发指令，随时调用指令器的接口。

以下代码示例了在上电后不断读取数据并进行解析(假设使用标准输入输出上的串口和SHT30通信)：

#include "SHT30Driver.h"
    #include <stdio.h>
    #include <stdint.h>
    ……
    // 收到数据的回调函数
    static void onDataResolved(SHT30Data data);
    // 发送信道
    static void sendChannel(uint8_t *buf, uint16_t len);
    
    void main(){
        
      uint8_t b;
      ……
      SHT30Recver_Init(onDataResolved);
      SHT30Cmder_Init(sendChannel);
      
      // 如果需要调整采样率的话发送对应指令，注意要先发一次指令使进入配置模式的问题
      // SHT30Cmder_setSampleRate(SHT30SR_1Hz);
      
      for(;;){
        
        // 不断得到下一个字节并喂给接收机
        // 接收机会通过回调函数实时传递解析出来的值
        b = (uint8_t)getchar();
        SHT30Recver_Feed(b);
      }
    }
    
    static void onDataResolved(SHT30Data data){
        
      // data中就是实时解析到的数据，具体怎么使用是你的事
    }
    
    static void sendChannel(uint8_t *buf, uint16_t len){
        
      // 往标准输出输出这个字节
      while(len-- > 0)
        putchar((char)*buf++);
    }

# 更新历史 #

2020/06/07 放出V1.0  
2020/06/17 发现了SHT30和SHT20在数据输出格式上一个是Humi，一个是Hum，所以修正为了SHT30的Hum。如果是SHT20。则将Recver中的onFlush函数按如下修改即可。

static void _onFlushed(RxMac sender,RxMacPtr buf,uint16_t len,RxState state,
                           RxFlag HorU,RxFlag Ender){
        
      const char *p;
      SHT30Data data;
      if(_onRecvData == NULL || !state.headerFound || !state.enderFound)
        return;
      buf[len] = '\0';
      p = strstr((const char *)buf, "   Humi = ");
      if(p == NULL || !_FloatFormatRight((const char *)&buf[7], p) || 
        !_FloatFormatRight((const char *)&p[10], (const char *)buf + len - 2)){
        
        _dbg_printf2("%s: got corrupt frame-%s", _str_SHT30Recver, (const char *)buf);
        return;
      }
      
      data.temp  = (float)atof((const char *)&buf[7]);
      data.humi  = (float)atof((const char *)&p[10]);
      _dbg_printf3("%s: got data-temp(%.3f),humi(%.3f)\r\n", _str_SHT30Recver, data.temp, data.humi);
      _onRecvData(data);
    }

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xpbl9zdHJvbmc_size_16_color_FFFFFF_t_70]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200607145026782.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xpbl9zdHJvbmc=,size_16,color_FFFFFF,t_70
[20200607223017817.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200607223017817.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xpbl9zdHJvbmc_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200607223114794.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xpbl9zdHJvbmc=,size_16,color_FFFFFF,t_70
[Link 1]: https://blog.csdn.net/lin_strong/article/details/80499831
[C]: https://blog.csdn.net/lin_strong/article/details/102626503