【Telink B91】1. B91入坑总结以及串口Demo测试
【Telink B91】2. 矩阵按键以及freeRTOS应用
【Telink B91】3. 硬件I2C驱动OLED
【Telink B91】4. 硬件I2C采集HS3003温湿度信息


前言

本文使用硬件I2C驱动HS3003采集环境温湿度信息，HS3003是一块基于I2C通信的温湿度传感器，7为I2C地址为0x44。

本文使用的I2C与上一篇文章中的I2C是同一路，也就是同一根I2C总线上挂载了两哥I2C从机设备，其中一个用于OLED控制，一个用于HS3003。

因为使用了FreeRTOS，所以在I2C通信的时候需要使用互斥量对通信的数据进行保护，避免在通信器件被打断导致通信不正常，本文会对此处做说明。

1 HS3003介绍

1.1 I2C连接

硬件连接如下：

- SCL - PB2
- SDA - PB3

1.2 操作方式

启动HS3003进行采样的操作就是发送HS3003的I2C地址，发送地址之后可以自动启动采样，开始采集数据。如下图：

1688862944472.png

1.3 数据获取

从下图可以看出，发送HS300X地址+低位读就可以获取采集的数据。

**注：重点说明，默认采样精度为14bit，可以通过配置修改，精度越高，采样时间越长，下图中有说明，默认精度下的采样时间为33ms左右，所以在测量请求发出之后，需要等待33毫秒之后在读取。**

1688862996778.png


采集数据分析，从图中可以清楚看出，默认温度和湿度数据都为14bit数据，都占用了两个字节。

其中湿度的高两位为状态为状态位，表示采集数据状态是否有效，见下图：

- 0表示数据采集完成
- 1表示没有完成有效采集。
- 温度的低两位没有任何用处。

1688863019077.png

1.4 采样数据处理

采集到的数据为原始数据，需要进行计算得出真实的温湿度数据，计算公式如下：

1688863068612.png

即：
湿度值（%）：采样值/(16383) * 100
温度值（摄氏度）：采样值/(16383) * 165 - 40

2 软件开发

如下所示，其中：

- Hs300x_StartSample：开始采集数据，即发送HS3003的地址0x44<<1即可。
- Hs300x_ReadData：为读取数据，读取Hs3003的采样结果

注：发起采样和读取结果之前需要间隔至少33.9ms，用于Hs3003采集数据并进行转换。

从文中可以看到I2C发送与读取都放在了如下函数中。这就是FreeRTOS互斥量，用来保护I2C通信数据用的。如果不使用任何操作系统，裸机跑程序，则无需加保护。
  1.     if (pdTRUE == xSemaphoreTake(Mutex_i2c_Handle, portMAX_DELAY))
  2.     {
  3.     .....
  5.         // release the mutex
  6.         (void)xSemaphoreGive(Mutex_i2c_Handle);
  7.     }


app_hs3003.c
  1. /*
  2. @hehung
  3. 2023-7-9
  4. email: 1398660197@qq.com
  5. wechat: hehung95
  6. reproduced and please indicate the source @hehung
  7. */
  10. #include "app_hs3003.h"
  11. #include "app_hw_i2c.h"
  12. #include "app_config.h"
  15. #define HS300x_I2C_SLAVE_ADDR_7BIT           (0x44U << 1)
  17. #define HS300X_DATA_VALID                    (0x00U)
  18. #define HS300X_DATA_STALE                    (0x01U)
  19. #define HS300X_STATUS_MASK                   (0xC0000000U)
  20. #define HS300X_STATUS_POS                    (30U)
  22. #define HS300X_DATA_MASK                     (0x3FFFFFFCU)
  23. #define HS300X_HUMI_DATA_MASK                (0x3FFF0000U)
  24. #define HS300X_HUMI_DATA_POS                 (16U)
  25. #define HS300X_TEMP_DATA_MASK                (0x0000FFFCU)
  26. #define HS300X_TEMP_DATA_POS                 (2U)
  28. /* calculation formula, 2^14 - 1 */
  29. #define HS300X_DATA_FACTOR                   (16383U)
  33. static uint8_t Hs300x_DataConvert(uint32_t read_data, s_Hs300xDataType *cal_result);
  37. static uint8_t Hs300x_DataConvert(uint32_t read_data, s_Hs300xDataType *cal_result)
  38. {
  39.     uint32_t humi_data;
  40.     uint32_t temp_data;
  42.     if (((read_data & HS300X_STATUS_MASK) >> HS300X_STATUS_POS) == HS300X_DATA_VALID)
  43.     {
  44.         // Data is valid
  45.         humi_data = (read_data & HS300X_HUMI_DATA_MASK) >> HS300X_HUMI_DATA_POS;
  46.         temp_data = (read_data & HS300X_TEMP_DATA_MASK) >> HS300X_TEMP_DATA_POS;
  48.         // Calculate the humidity: humi_data/(2^14-1) * 100
  49.         cal_result->humi = (double)humi_data/(double)(HS300X_DATA_FACTOR) * 100.0;
  50.         // Calculate the temperature: temp_data/(2^14-1) * 165 - 40
  51.         cal_result->temp = (double)temp_data/(double)(HS300X_DATA_FACTOR) * 165.0 - 40;
  52.    
  53.         return 1;
  54.     }
  55.     else
  56.     {
  57.         DEBUG ("\r\n Wrong data sample \r\n");
  58.         return 0;
  59.     }
  60. }
  62. void Hs300x_StartSample(void)
  63. {
  64.     uint8_t data = 0;
  66.     if (pdTRUE == xSemaphoreTake(Mutex_i2c_Handle, portMAX_DELAY))
  67.     {
  68.         // Only send the address to start HS300X convert
  69.         i2c_master_write(HS300x_I2C_SLAVE_ADDR_7BIT, &data, 0);
  71.         // release the mutex
  72.         (void)xSemaphoreGive(Mutex_i2c_Handle);
  73.     }
  74. }
  76. s_Hs300xDataType Hs300x_ReadData(void)
  77. {
  78.     uint8_t data[4];  // one address + 4bytes data
  79.     uint32_t data_u32;
  80.     s_Hs300xDataType humi_temp;
  82.     // Read measurement from sensor HS300X
  83.     if (pdTRUE == xSemaphoreTake(Mutex_i2c_Handle, portMAX_DELAY))
  84.     {
  85.         // Only send the address to start HS300X convert
  86.         i2c_master_read(HS300x_I2C_SLAVE_ADDR_7BIT, data, 4);
  88.         // release the mutex
  89.         (void)xSemaphoreGive(Mutex_i2c_Handle);
  90.     }
  92.     // Convert the data to 32bit
  93.     data_u32 = (uint32_t)((data[0] << 24U) |
  94.                           (data[1] << 16U) |
  95.                           (data[2] << 8U) |
  96.                           (data[3]));
  97.     // Read the temperature and humidity
  98.     (void)Hs300x_DataConvert(data_u32, &humi_temp);
  100. //#ifdef HS300X_DEBUG
  101.     DEBUG ("HS300X origin data1:%02x%02x%02x%02x\r\n", data[0],data[1],data[2],data[3]);
  102.     // printf("HS300X origin data2:%x\n", data_u32);
  103.     DEBUG ("Temp:%f--Humi:%f\r\n", humi_temp.temp, humi_temp.humi);
  104. //#endif
  106.     return humi_temp;
  107. }


app_hs3003.h
  1. /*
  2. @hehung
  3. 2023-7-9
  4. email: 1398660197@qq.com
  5. wechat: hehung95
  6. reproduced and please indicate the source @hehung
  7. */
  9. #ifndef APP_HS3003_H__
  10. #define APP_HS3003_H__
  14. typedef struct
  15. {
  16.     double humi;
  17.     double temp;
  18. } s_Hs300xDataType;
  20. extern s_Hs300xDataType Hs300x_ReadData(void);
  21. extern void Hs300x_StartSample(void);
  24. #endif


新建一个任务，用来采集HS3003的数据，如下：
  1.     xTaskCreate(Os_TaskSensor, "sensor_t", 1024*2, (void*)0, 1, 0);

  1. // Sensor sample task
  2. static void Os_TaskSensor(void *pvParameters)
  3. {
  4.     (void)(pvParameters);
  6.     // Initialize
  8.     while(1)
  9.     {
  10.         // Sample for HS3003
  11.         // Start HS300X
  12.         Hs300x_StartSample();
  13.         // Delay 50ms for waiting for temperature/humidity calculate result
  14.         vTaskDelay(500);
  15.         // Read sample result
  16.         Hs300x_ReadData();
  17.         // Sample every 1s
  18.         vTaskDelay(500);
  19.     }
  20. }


3 测试结果

将采集到的数据解析为温度和湿度之后，如下图所示：

1688828979802.png