STM32F103基于I2C协议的AHT20温湿度传感器的数据采集
1、I2C协议简介
I2C 通讯协议(Inter－Integrated Circuit)是由 Phiilps 公司开发的，由于它引脚少，硬件实 现简单，可扩展性强，不需要 USART、CAN 等通讯协议的外部收发设备，现在被广泛地 使用在系统内多个集成电路(IC)间的通讯。
IIC是半双工的通讯方式（SPI是全双工，速度更快，不过线要多）
SDA：数据线
SCL：时钟线
通讯的起始和停止信号
当 SCL 线是高电 平时 SDA 线从高电平向低电平切换，这个情况表示通讯的起始。当 SCL 是高电平时 SDA 线由低电平向高电平切换，表示通讯的停止。起始和停止信号一般由主机产生。
数据有效性
I2C 使用 SDA 信号线来传输数据，使用 SCL信号线进行数据同步。见图 24-6。SDA 数 据线在 SCL的每个时钟周期传输一位数据。传输时，SCL为高电平的时候 SDA表示的数据 有效，即此时的 SDA为高电平时表示数据“1”，为低电平时表示数据“0”。当 SCL为低 电平时，SDA的数据无效，一般在这个时候 SDA进行电平切换，为下一次表示数据做好准 备。
每次数据传输都以字节为单位，每次传输的字节数不受限制。
地址及数据方向
I2C 总线上的每个设备都有自己的独立地址，主机发起通讯时，通过 SDA 信号线发送 设备地址(SLAVE_ADDRESS)来查找从机。I2C 协议规定设备地址可以是 7 位或 10 位，实 际中 7 位的地址应用比较广泛。紧跟设备地址的一个数据位用来表示数据传输方向，它是 数据方向位(R/W —— )，第 8 位或第 11 位。数据方向位为“1”时表示主机由从机读数据，该位 为“0”时表示主机向从机写数据。读数据方向时，主机会释放对 SDA 信号线的控制，由从机控制 SDA 信号线，主机接 收信号，写数据方向时，SDA 由主机控制，从机接收信号。
响应
I2C 的数据和地址传输都带响应。响应包括“应答(ACK)”和“非应答(NACK)”两种 信号。作为数据接收端时，当设备(无论主从机)接收到 I2C 传输的一个字节数据或地址后， 若希望对方继续发送数据，则需要向对方发送“应答(ACK)”信号，发送方会继续发送下 一个数据；若接收端希望结束数据传输，则向对方发送“非应答(NACK)”信号，发送方接 收到该信号后会产生一个停止信号，结束信号传输。传输时主机产生时钟，在第 9 个时钟时，数据发送端会释放 SDA 的控制权，由数据接 收端控制 SDA，若 SDA 为高电平，表示非应答信号(NACK)，低电平表示应答信号(ACK)
2、硬件IIC、软件IIC
硬件IIC： 对应芯片上的IIC外设，有相对应的IIC驱动电路，其所使用的IIC管脚也是专用的（类似的PA9和PA10专门用于串口的收和发）
软件IIC： 一般是用普通的GPIO管脚，用软件控制管脚状态以及模拟IIC通信波形实现IIC的功能
区别：
硬件IIC的效率要远高于软件的（专门的硬件驱动电路都集成好了的），而软件IIC不受引脚限制（想要用哪个引脚作为IIC通讯都可以），接口比较灵活。
软件IIC是通过GPIO，软件模拟寄存器的工作方式，而硬件IIC是直接调用内部寄存器进行配置。如果要从具体硬件上来看，可以去看下芯片手册。因为固件IIC的端口是固定的，所以会有所区别。
1.硬件IIC用法复杂，模拟IIC流程更加清楚
2.硬件IIC速度比模拟快，并且可以用DMA（DMA是一种通道，目前不用了解太多）
3.模拟IIC可以在任何管脚上，硬件IIC在固定管脚上
3、温湿度采集串口显示
AHT20 芯片的具体信息及参考代码参考官网介绍，链接：
http://www.aosong.com/class-36.html
完整代码获取方式
https://github.com/Sunlight-Dazzling/stm32-AHT20/tree/master
部分代码解析
- AHT20 芯片的初始化
//初始化AHT20
void AHT20_Init(void)
{
IIC_Init();
IIC_Start();
IIC_Send_Byte(0x70);
IIC_Wait_Ack();
IIC_Send_Byte(0xa8);//0xA8进入NOR工作模式
IIC_Wait_Ack();
IIC_Send_Byte(0x00);
IIC_Wait_Ack();
IIC_Send_Byte(0x00);
IIC_Wait_Ack();
IIC_Stop();
delay_ms(10);//延时10ms左右
IIC_Start();
IIC_Send_Byte(0x70);
IIC_Wait_Ack();
IIC_Send_Byte(0xbe);//0xBE初始化命令，AHT20的初始化命令是0xBE, AHT10的初始化命令是0xE1
IIC_Wait_Ack();
IIC_Send_Byte(0x08);//相关寄存器bit[3]置1，为校准输出
IIC_Wait_Ack();
IIC_Send_Byte(0x00);
IIC_Wait_Ack();
IIC_Stop();
delay_ms(10);//延时10ms左右
}
2、AHT20芯片读取数据
void read_AHT20(void)
{
uint8_t i;
for(i=0; i<6; i++)
{
readByte[i]=0;
}
I2C_Start();//I2C启动
I2C_WriteByte(0x71);//I2C写数据
ack_status = Receive_ACK();//收到的应答信息
readByte[0]= I2C_ReadByte();//I2C读取数据
Send_ACK();//发送应答信息
readByte[1]= I2C_ReadByte();
Send_ACK();
readByte[2]= I2C_ReadByte();
Send_ACK();
readByte[3]= I2C_ReadByte();
Send_ACK();
readByte[4]= I2C_ReadByte();
Send_ACK();
readByte[5]= I2C_ReadByte();
SendNot_Ack();
//Send_ACK();
I2C_Stop();//I2C停止函数
//判断读取到的第一个字节是不是0x08，0x08是该芯片读取流程中规定的，如果读取过程没有问题，就对读到的数据进行相应的处理
if( (readByte[0] & 0x68) == 0x08 )
{
H1 = readByte[1];
H1 = (H1<<8) | readByte[2];
H1 = (H1<<8) | readByte[3];
H1 = H1>>4;
H1 = (H1*1000)/1024/1024;
T1 = readByte[3];
T1 = T1 & 0x0000000F;
T1 = (T1<<8) | readByte[4];
T1 = (T1<<8) | readByte[5];
T1 = (T1*2000)/1024/1024 - 500;
AHT20_OutData[0] = (H1>>8) & 0x000000FF;
AHT20_OutData[1] = H1 & 0x000000FF;
AHT20_OutData[2] = (T1>>8) & 0x000000FF;
AHT20_OutData[3] = T1 & 0x000000FF;
}
else
{
AHT20_OutData[0] = 0xFF;
AHT20_OutData[1] = 0xFF;
AHT20_OutData[2] = 0xFF;
AHT20_OutData[3] = 0xFF;
printf("读取失败！！！");
}
printf("\r\n");
//根据AHT20芯片中，温度和湿度的计算公式，得到最终的结果，通过串口显示
printf("温度:%d%d.%d",T1/100,(T1/10)%10,T1%10);
printf("湿度:%d%d.%d",H1/100,(H1/10)%10,H1%10);
printf("\r\n");
}
4、电路连接
USB 转 TTL 模块与STM32F103 核心板的连接
AHT20 芯片与STM32F103 核心板的连接
本程序采用的 “ 软件 I2C ” 实现的，采用 GPIO 引脚是 PB6、PB7。
5、效果展示
串口显示效果如下
6、总结
本次实验主要了解与运用I2C总线通信协议，协议内容比较多，初次理解比较困难。连接外设时，注意代码使用相对应的GPIO口。