一.温湿度采集
1.了解I2C总线协议
1.什么是I2C协议 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。
2.I2C 协议的物理层和协议层 ①物理层 I2C是一个支持设备的总线。可连接多个 I2C 通讯设备,支持多个通讯主机及多个通讯从机。对于I2C 总线,只使用两条总线线路,一条双向串行数据线(SDA) ,一条串行时钟线(SCL)。 I2C 通讯设备常用连接方式(引用野火资料中的图) ②协议层
主要是定义了通讯的起始和停止信号、数据有效性、响应、仲裁、时钟同步和地址广播等。
通讯的起始和停止信号 数据有效性 从图中可以看出I2C在通讯的时候,只有在SCL处于高电平时,SDA的数据传输才是有效的。SDA 信号线是用于传输数据,SCL 信号线是保证数据同步。 响应 当SDA传输数据后,接收方对接受到的数据进行一个应答。如果希望继续进行传输数据,则回应应答信号(低电平),否则回应非应答信号(高电平)。
3.I2C的两种方式——硬件I2C和软件I2C ①硬件I2C 直接利用 STM32 芯片中的硬件 I2C 外设。
硬件I2C的使用 只要配置好对应的寄存器,外设就会产生标准串口协议的时序。在初始化好 I2C 外设后,只需要把某寄存器位置 1,此时外设就会控制对应的 SCL 及 SDA 线自动产生 I2C 起始信号,不需要内核直接控制引脚的电平。
②软件I2C 直接使用 CPU 内核按照 I2C 协议的要求控制 GPIO 输出高低电平,从而模拟I2C。
软件I2C的使用 需要在控制产生 I2C 的起始信号时,控制作为 SCL 线的 GPIO 引脚输出高电平,然后控制作为 SDA 线的 GPIO 引脚在此期间完成由高电平至低电平的切换,最后再控制SCL 线切换为低电平,这样就输出了一个标准的 I2C 起始信号。
③两者的差别 硬件 I2C 直接使用外设来控制引脚,可以减轻 CPU 的负担。不过使用硬件I2C 时必须使用某些固定的引脚作为 SCL 和 SDA,软件模拟 I2C 则可以使用任意 GPIO 引脚,相对比较灵活。对于硬件I2C用法比较复杂,软件I2C的流程更清楚一些。如果要详细了解I2C的协议,使用软件I2C可能更好的理解这个过程。在使用I2C过程,硬件I2C可能通信更加快,更加稳定。
2.实现AHT20采集程序
主要代码的分析 ①AHT20芯片的使用过程
void read_AHT20_once(void)
{
delay_ms(10);
reset_AHT20();//重置AHT20芯片
delay_ms(10);
init_AHT20();//初始化AHT20芯片
delay_ms(10);
startMeasure_AHT20();//开始测试AHT20芯片
delay_ms(80);
read_AHT20();//读取AHT20采集的到的数据
delay_ms(5);
}
②AHT20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_WriteByte(0x71);
ack_status = Receive_ACK();
readByte[0]= I2C_ReadByte();
Send_ACK();
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();
I2C_Stop();
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");
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");
}
结果显示:
3.温湿度的OLED(4SPI)显示
1.在上述温湿度采集的基础上添加OLED显示的相关代码配置。
在USER的目录下添加如下文件以及相关头文件: 在前面温湿度采集的代码中修改main.c文件
main.c
#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include "bsp_i2c.h"
#include "sys.h"
#include "oled.h"
#include "gui.h"
#include "test.h"
int main(void)
{
delay_init(); //延时函数初始化
uart_init(115200);
IIC_Init();
NVIC_Configuration(); //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级,2位响应优先级
OLED_Init(); //初始化OLED
OLED_Clear(0);
while(1)
{
//printf("温度湿度显示");
read_AHT20_once();
OLED_Clear(0);
delay_ms(1500);
}
}
修改bsp_i2c.c文件中的read_AHT20函数如下:
void read_AHT20(void)
{
uint8_t i;
for(i=0; i<6; i++)
{
readByte[i]=0;
}
I2C_Start();
I2C_WriteByte(0x71);
ack_status = Receive_ACK();
readByte[0]= I2C_ReadByte();
Send_ACK();
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();
I2C_Stop();
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("lyy");
}
printf("\r\n");
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");
t=T1/10;
t1=T1%10;
a=(float)(t+t1*0.1);
h=H1/10;
h1=H1%10;
b=(float)(h+h1*0.1);
sprintf(strTemp,"%.1f",a);
sprintf(strHumi,"%.1f",b);
GUI_ShowCHinese(16,00,16,"温湿度显示",1);
GUI_ShowCHinese(16,20,16,"温度",1);
GUI_ShowString(53,20,strTemp,16,1);
GUI_ShowCHinese(16,38,16,"湿度",1);
GUI_ShowString(53,38,strHumi,16,1);
delay_ms(1500);
delay_ms(1500);
delay_ms(1500);
delay_ms(1500);
}
图中有中文显示,所以要利用取字模工具获取相应的点阵字
这里取出的点阵字:
"温",0x00,0x00,0x23,0xF8,0x12,0x08,0x12,0x08,0x83,0xF8,0x42,0x08,0x42,0x08,0x13,0xF8,
0x10,0x00,0x27,0xFC,0xE4,0xA4,0x24,0xA4,0x24,0xA4,0x24,0xA4,0x2F,0xFE,0x00,0x00,
"度",0x01,0x00,0x00,0x80,0x3F,0xFE,0x22,0x20,0x22,0x20,0x3F,0xFC,0x22,0x20,0x22,0x20,
0x23,0xE0,0x20,0x00,0x2F,0xF0,0x24,0x10,0x42,0x20,0x41,0xC0,0x86,0x30,0x38,0x0E,
"湿",0x00,0x00,0x27,0xF8,0x14,0x08,0x14,0x08,0x87,0xF8,0x44,0x08,0x44,0x08,0x17,0xF8,
0x11,0x20,0x21,0x20,0xE9,0x24,0x25,0x28,0x23,0x30,0x21,0x20,0x2F,0xFE,0x00,0x00,
"显",0x00,0x00,0x1F,0xF0,0x10,0x10,0x10,0x10,0x1F,0xF0,0x10,0x10,0x10,0x10,0x1F,0xF0,
0x04,0x40,0x44,0x44,0x24,0x44,0x14,0x48,0x14,0x50,0x04,0x40,0xFF,0xFE,0x00,0x00,
"示",0x00,0x00,0x3F,0xF8,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFF,0xFE,0x01,0x00,
0x01,0x00,0x11,0x10,0x11,0x08,0x21,0x04,0x41,0x02,0x81,0x02,0x05,0x00,0x02,0x00,
将上述文件放在项目的USER文件夹下
编译生成HEX文件,利用串口下载程序将代码烧录到STM32芯片上,打开串口调试助手,打开串口
效果如下:
二.OLED显示
1.了解SPI(串行外设接口)
- 什么是SPI?
SPI(Serial Peripheral Interface)[串行外围接口]是一种接口总线,通常用于与闪存、传感器、实时时钟(RTCs)、模数转换器等进行通信。 串行外围接口(SPI)总线是由摩托罗拉公司开发的,用于在主设备和从设备之间提供全双工同步串行通信。
2.SPI接口 如图1所示,一个标准的SPI连接涉及到一个主机master使用串行时钟(SCK)、主输出从输入(MOSI)、主输出从输出(MISO)和从选择(SS)线连接到一个或几个从机slave。SCK、MOSI和MISO信号可以由从机slave共享,而每个从机slave都有一条唯一的SS线。 2.1 SPI模式:极性和时钟相位 SPI接口没有定义数据交换协议,限制了开销并允许高速数据流。时钟极性(CPOL)和时钟相位(CPHA)可以指定为“0”或“1”,形成四种独特的模式,以提供主从通信的灵活性,如图2所示。 如果CPOL和CPHA都为’ 0 ‘(定义为模式0),则在时钟的前上升沿采样数据。目前,模式0是SPI总线通信最常见的模式。如果CPOL为’ 1 ‘,CPHA为’ 0 '(模式2),则在时钟的前降边缘采样数据。同样,CPOL = ’ 0 '和CPHA = ’ 1 ’ (Mode 1)在尾降边缘采样,CPOL = ’ 1 '和CPHA = ’ 1 ’ (Mode 3)在尾升边缘采样。下面的表1总结了可用的模式
CPOL:时钟极性,表示时钟线空闲时是高电平1还是低电平0。 CPHA:时钟相位,表示是在时钟的前沿0还是尾沿1采样数据 2.2 SPI三线总线和多IO配置 除了标准的4线配置外,SPI接口还扩展到包括各种IO标准,包括用于减少引脚数的3线和用于更高吞吐量的双或四I/O。
在3线模式下,MOSI和MISO线路组合成单个双向数据线,如图3所示。事务是半双工的,以允许双向通信。减少数据线的数量并以半双工模式运行也会降低最大可能的吞吐量; 许多3线设备具有低性能要求,而设计时考虑到低引脚数。 多I/O变体(如双I/O和四I/O)在标准外添加了额外的数据线,以提高吞吐量。利用多I/O模式的组件可以与并行器件的读取速度相媲美,同时仍然可以减少引脚数量。这种性能提升使得能够从闪存中随机访问和直接执行程序(XIP)。
例如,四路I/O设备在与高速设备通信时可提供四倍于标准4线SPI接口的性能。图4显示了单个四通道IO从站配置的示例。 3. SPI总线事务 SPI协议没有定义数据流的结构; 数据的组成完全取决于组件设计者。但是,许多设备遵循相同的基本格式来发送和接收数据,从而允许来自不同供应商的部件之间的互操作性。
3.1 简单SPI写事务 大多数SPI闪存都有一个写状态寄存器命令,用于写入一个或两个字节的数据,如图5所示。要写入状态寄存器,SPI主机首先启用当前器件的从选择线。然后,主设备输出适当的指令,后跟两个数据字节,用于定义预期的状态寄存器内容。由于事务不需要返回任何数据,因此从设备将MISO线保持在高阻抗状态,并且主设备屏蔽任何输入数据。最后,从机选择信号被取消以结束事务。 3.2 简单SPI读事务 状态寄存器读取事务与写入事务类似,但现在利用从器件返回的数据,如图6所示。在发送读取状态寄存器指令后,从器件开始以MISO线路传输数据,数率为每八个时钟周期一个字节。主机接收比特流并通过取消SS信号来完成事务。 3.3 四线IO事务 由于其性能的提高,四线IO在闪存中越来越受欢迎。四线IO没有使用单输出和单输入接口,而是使用4条独立的半双工数据线来传输和接收数据,其性能是标准四线SPI的四倍。
图7显示了Spansion S25FL016K串行NorFLASH器件的读取示例命令。要从器件读取,主器件首先在第一个IO线上发送快速读取命令(EBh),而其他所有命令都处于三态。接下来,主机发送地址; 由于接口现在有4条双向数据线,因此它可以利用它们在8个时钟周期内发送一个完整的24位地址和8个模式位。然后,该地址跟随2个虚拟字节(4个时钟周期),以允许器件有额外的时间来设置初始地址。
在主机发送地址周期和虚拟字节之后,组件开始发送数据字节; 每个时钟周期由分布在4个IO线上的数据半字节组成,每个数据字节总共有两个时钟周期。
2.使用0.96寸OLED显示屏显示数据
1.连线指引: 2.找到姓名的中文点阵 李科–汉字点阵编码:
0x01,0x00,0x01,0x00,0x7F,0xFC,0x05,0x40,0x09,0x20,0x11,0x10,0x60,0x0C,0x0F,0xC0,
0x00,0x80,0x01,0x00,0x7F,0xFC,0x01,0x00,0x01,0x00,0x07,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x10,0x06,0x90,0x38,0x50,0x08,0x50,0x09,0x10,0x7E,0x90,0x08,0x90,0x18,0x1C,
0x1D,0xF0,0x2A,0x10,0x48,0x10,0x08,0x10,0x08,0x10,0x08,0x10,0x00,0x00,0x00,0x00,
编写显示函数
void TEST_MainPage(void)
{
GUI_ShowCHinese(28,20,16,"李静",1);//中文姓名
GUI_ShowString(4,48,"631907060311",16,1);//数字详细
delay_ms(1500);
delay_ms(1500);
}
修改main函数
int main(void)
{
delay_init();
OLED_Init();
OLED_Clear(0);
while(1)
{
TEST_MainPage();
}
}
3.OLED滑动显示长字符
水平向左向右滚动
OLED_WR_Byte(0x2E,OLED_CMD); //关闭滚动
OLED_WR_Byte(0x26,OLED_CMD); //水平向左或者右滚动 26/27
OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD); //虚拟字节
OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD); //起始页 0
OLED_WR_Byte(0x07,OLED_CMD); //滚动时间间隔
OLED_WR_Byte(0x07,OLED_CMD); //终止页 7
OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD); //虚拟字节
OLED_WR_Byte(0xFF,OLED_CMD); //虚拟字节
OLED_WR_Byte(0x2F,OLED_CMD); //开启滚动
垂直滚动
OLED_WR_Byte(0x2e,OLED_CMD);
OLED_WR_Byte(0x29,OLED_CMD);
OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);
OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);
OLED_WR_Byte(0x07,OLED_CMD);
OLED_WR_Byte(0x07,OLED_CMD);
OLED_WR_Byte(0x01,OLED_CMD);
OLED_WR_Byte(0x2F,OLED_CMD);
二.对将要显示的汉字进行取模 显示:他朝若能同淋雪,此生也算共白头
"他",0x08,0x40,0x08,0x40,0x0A,0x48,0x12,0x58,0x12,0xE8,0x37,0x48,0x52,0x48,0x12,0x48,
0x12,0x48,0x12,0x58,0x12,0x40,0x12,0x04,0x12,0x04,0x11,0xFC,0x00,0x00,0x00,0x00,
"朝",0x08,0x00,0x08,0x7C,0x7F,0x44,0x08,0x44,0x3E,0x44,0x22,0x7C,0x3E,0x44,0x22,0x44,
0x3E,0x7C,0x08,0x44,0x7F,0x44,0x08,0x84,0x08,0x84,0x09,0x1C,0x00,0x00,0x00,0x00,
"若",0x08,0x20,0x08,0x20,0x7F,0xFC,0x0A,0x20,0x02,0x00,0x7F,0xFC,0x04,0x00,0x08,0x00,
0x1F,0xF0,0x68,0x10,0x08,0x10,0x08,0x10,0x0F,0xF0,0x08,0x10,0x00,0x00,0x00,0x00,
"能",0x08,0x40,0x10,0x4C,0x22,0x70,0x7F,0x44,0x01,0x44,0x00,0x3C,0x3E,0x00,0x22,0x44,
0x3E,0x48,0x22,0x70,0x3E,0x40,0x22,0x44,0x22,0x44,0x26,0x3C,0x00,0x00,0x00,0x00,
"同",0x3F,0xFC,0x20,0x04,0x20,0x04,0x2F,0xF4,0x20,0x04,0x20,0x04,0x27,0xE4,0x24,0x24,
0x24,0x24,0x24,0x24,0x27,0xE4,0x20,0x04,0x20,0x04,0x20,0x1C,0x00,0x00,0x00,0x00,
"淋",0x01,0x10,0x21,0x10,0x11,0x10,0x07,0xBC,0x41,0x10,0x23,0x30,0x03,0xB8,0x15,0x58,
0x15,0x54,0x29,0x90,0x21,0x10,0x41,0x10,0x41,0x10,0x01,0x10,0x00,0x00,0x00,0x00,
"雪",0x1F,0xF0,0x01,0x00,0x7F,0xFC,0x41,0x04,0x5D,0x74,0x01,0x00,0x1D,0x70,0x00,0x00,
0x3F,0xF8,0x00,0x08,0x1F,0xF8,0x00,0x08,0x3F,0xF8,0x00,0x08,0x00,0x00,0x00,0x00,
",",0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x20,0x00,0x20,0x00,0x20,0x00,0x00,0x00,
"此",0x04,0x40,0x04,0x40,0x04,0x40,0x24,0x48,0x24,0x48,0x27,0x50,0x24,0x60,0x24,0x40,
0x24,0x40,0x24,0x40,0x24,0x40,0x27,0x44,0x78,0x44,0x00,0x3C,0x00,0x00,0x00,0x00,
"生",0x01,0x00,0x11,0x00,0x11,0x00,0x1F,0xF8,0x21,0x00,0x21,0x00,0x41,0x00,0x01,0x00,
0x1F,0xF0,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x7F,0xFC,0x00,0x00,0x00,0x00,
"也",0x01,0x00,0x01,0x00,0x11,0x30,0x11,0xD0,0x13,0x10,0x1D,0x10,0x71,0x10,0x11,0x10,
0x11,0x10,0x11,0x30,0x11,0x04,0x10,0x04,0x10,0x04,0x0F,0xFC,0x00,0x00,0x00,0x00,
"算",0x10,0x40,0x3F,0x7C,0x44,0x90,0x1F,0xF0,0x10,0x10,0x1F,0xF0,0x10,0x10,0x1F,0xF0,
0x10,0x10,0x1F,0xF0,0x04,0x40,0x7F,0xFC,0x08,0x40,0x10,0x40,0x00,0x00,0x00,0x00,
"共",0x08,0x20,0x08,0x20,0x08,0x20,0x3F,0xF8,0x08,0x20,0x08,0x20,0x08,0x20,0x08,0x20,
0x7F,0xFC,0x00,0x00,0x08,0x20,0x10,0x10,0x20,0x08,0x40,0x04,0x00,0x00,0x00,0x00,
"白",0x04,0x00,0x08,0x00,0x3F,0xF8,0x20,0x08,0x20,0x08,0x20,0x08,0x20,0x08,0x3F,0xF8,
0x20,0x08,0x20,0x08,0x20,0x08,0x20,0x08,0x3F,0xF8,0x20,0x08,0x00,0x00,0x00,0x00,
"头",0x04,0x40,0x02,0x40,0x02,0x40,0x10,0x40,0x08,0x40,0x08,0x40,0x00,0x40,0x7F,0xFC,
0x00,0x80,0x00,0xA0,0x01,0x10,0x02,0x08,0x0C,0x04,0x30,0x04,0x00,0x00,0x00,0x00,
三.实现代码 在显示文字的代码基础上,修改main函数
main.c
#include "delay.h"
#include "sys.h"
#include "oled.h"
#include "gui.h"
#include "test.h"
int main(void)
{
delay_init(); //延时函数初始化
NVIC_Configuration(); //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级,2位响应优先级
OLED_Init(); //初始化OLED
OLED_Clear(0); //清屏(全黑)
OLED_WR_Byte(0x2E,OLED_CMD); //关闭滚动
OLED_WR_Byte(0x27,OLED_CMD); //水平向左或者右滚动 26/27
OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD); //虚拟字节
OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD); //起始页 0
OLED_WR_Byte(0x07,OLED_CMD); //滚动时间间隔
OLED_WR_Byte(0x07,OLED_CMD); //终止页 7
OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD); //虚拟字节
OLED_WR_Byte(0xFF,OLED_CMD); //虚拟字节
TEST_MainPage();
OLED_WR_Byte(0x2F,OLED_CMD); //开启滚动
}
修改显示函数TEST_MainPage
void TEST_MainPage(void)
{
GUI_ShowCHinese(10,20,16,"昨夜西风凋碧树,独上高楼,望尽天涯路。欲寄彩笺兼尺素,山水长阔知何处。",1);
delay_ms(1500);
delay_ms(1500);
}
运行代码,结果显示:
三.总结
此次实验了解到在温湿度能够成功采集的基础上,为STM32配置相关引脚,将温湿度传感器的数据通过处理传输到OLED上,根据相关文字显示的要求,如中文要利用汉字点库转换才能在OLED上显示。 OLED显示屏显示自己名字过程主要是对应字库的一个了解,以及怎么实现将点阵格式转换成十六进制格式。出来了给出的几个中文的点阵之外,其他的显示也都是依据点阵进行的存储。其实,整个显示屏也是一个点阵,显示过程就是将显示屏整个点阵中的每个小点进行改变,从而实现显示。 OLED屏滚动显示文字,在直接显示文字的基础上,只需添加滚动命令,只有在汉字取模写点阵时要耗费点功夫,其它过程都比较简单。
四.参考文献
https://blog.csdn.net/qq_43279579/article/details/111414037. https://blog.csdn.net/qq_45659777/article/details/121454312?spm=1001.2014.3001.5501. https://blog.csdn.net/qq_45659777/article/details/121456548?spm=1001.2014.3001.5501. 完整代码参考点击此处.
|