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SGP30是一款单一芯片上具有多个传感元件的金属氧化物气体传感器，内集成4个气体传感元件，具有完全校准的空气质量输出信号。另外，SGP易于集成，能够将金属氧化物气体传感器集成到移动设备中，为智能家居、家电和物联网应用中的环境监测开辟了新的可能性。主要用于甲醛的检测!
一模块来源
模块实物展示：
资料下载链接：
https://pan.baidu.com/s/16ITjdV34J8K2Wu24sB_iPg
资料提取码：1vds
二 规格参数
工作电压：3.3V
工作电流：40mA
输出方式: IIC
管脚数量：4 Pin
以上信息见厂家资料文件
三移植过程
我们的目标是将例程移植至CW32F030C8T6开发板上【能够测量甲醛】。首先要获取资料，查看数据手册应如何实现读取数据，再移植至我们的工程。
3.1查看资料
SGP30是一款单一芯片上具有多个传感元件的金属氧化物室内气体传感器，内部集成4个气体传感元件，具有完全校准的空气质量输出信号，主要是对空气质量进行检测。可以输出：
TVOC（Total Volatile Organic Compounds，总挥发性有机物），量程为0~60000ppb；CO2浓度，量程400~60000ppm。
SGP30的传感（MEMS）部分基于金属氧化物（MOx）纳米颗粒的加热膜。气敏材料——金属氧化物颗粒上吸附的氧气与目标气体发生反应，从而释放出电子。这导致由传感器测量的金属氧化物层的电阻发生改变。简而言之，还原性气体的出现造成气敏材料表面氧浓度降低，改变了半导体的电阻（或电导率）。后续通过电路（ASIC）部分对电阻进行检测、信号处理与转换等，最终获取到气体值。
I2C从机地址是0X58，由于地址只用到了7bit，最高位未使用，最低位为判断是读还是写，为0是读，为1是写，所以：
对于写SGP30，地址为(0X58 << 1) = 0XB0
对于读SGP30，地址为((0X58 << 1)) | 0X01 = 0XB1
SGP30的命令都是双字节的，先发高位。有如下命令：
常用的有两个，一个是0x2003为初始化SGP30命令，另一个0x2008为获取空气质量值命令。
SGP30获取的数据格式为：2位CO2数据+1位CO2的CRC校验+2位TVOC数据+1位TVOC的CRC校验。模块上电需要15s左右初始化，在初始化阶段读取的CO2浓度为400ppm，TVOC为0ppd且恒定不变。因此上电后一直读，直到TVOC不为0并且CO2不为400，SGP30模块才初始化完成。
初始化完成后刚开始读出数据会波动比较大，属于正常现象，一段时间后会逐渐趋于稳定。气体类传感器比较容易受环境影响，测量数据出现波动是正常的，可以添加滤波函数进行滤波。
3.2引脚选择
模块接线图
3.3移植至工程
移植步骤中的导入.c和.h文件与【CW32模块使用】DHT11温湿度传感器相同，只是将.c和.h文件更改为bsp_sgp30.c与bsp_sgp30.h。这里不再过多讲述，移植完成后面修改相关代码。
在文件bsp_sgp30.c中，编写如下代码。
/** Change Logs:* Date Author Notes* 2024-06-20 LCKFB-LP first version*/#include "bsp_sgp30.h"#include "stdio.h"/******************************************************************* 函 数 名 称：SGP30_GPIO_Init* 函 数 说 明：SGP30的引脚初始化* 函 数 形 参：无* 函 数 返 回：无* 作 者：LC* 备 注：只是引脚初始化，真正初始化： SGP30_Init******************************************************************/void SGP30_GPIO_Init(void){GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; // GPIO初始化结构体RCC_SGP30_ENABLE(); // 使能GPIO时钟GPIO_InitStruct.Pins = GPIO_SDA|GPIO_SCL; // GPIO引脚GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD; // 开漏输出GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_HIGH; // 输出速度高GPIO_Init(PORT_SGP30, &GPIO_InitStruct); // 初始化}/******************************************************************* 函 数 名 称：IIC_Start* 函 数 说 明：IIC起始时序* 函 数 形 参：无* 函 数 返 回：无* 作 者：LC* 备 注：无******************************************************************/void IIC_Start(void){SDA_OUT();SCL(0);delay_us(1);SDA(1);SCL(1);delay_us(5);SDA(0);delay_us(5);SCL(0);delay_us(5);}/******************************************************************* 函 数 名 称：IIC_Stop* 函 数 说 明：IIC停止信号* 函 数 形 参：无* 函 数 返 回：无* 作 者：LC* 备 注：无******************************************************************/void IIC_Stop(void){SDA_OUT();SCL(0);SDA(0);SCL(1);delay_us(5);SDA(1);delay_us(5);}/******************************************************************* 函 数 名 称：IIC_Send_Ack* 函 数 说 明：主机发送应答或者非应答信号* 函 数 形 参：0发送应答 1发送非应答* 函 数 返 回：无* 作 者：LC* 备 注：无******************************************************************/void IIC_Send_Ack(unsigned char ack){SDA_OUT();SCL(0);SDA(0);delay_us(5);if(!ack) SDA(0);else SDA(1);SCL(1);delay_us(5);SCL(0);SDA(1);}/******************************************************************* 函 数 名 称：I2C_WaitAck* 函 数 说 明：等待从机应答* 函 数 形 参：无* 函 数 返 回：0有应答 1超时无应答* 作 者：LC* 备 注：无******************************************************************/unsigned char I2C_WaitAck(void){char ack = 0;unsigned char ack_flag = 10;SCL(0);SDA(1);SDA_IN();delay_us(5);SCL(1);delay_us(5);while( (SDA_GET()==1) && ( ack_flag ) ){ack_flag--;delay_us(5);}if( ack_flag <= 0 ){IIC_Stop();return 1;}else{SCL(0);SDA_OUT();}return ack;}/******************************************************************* 函 数 名 称：Send_Byte* 函 数 说 明：写入一个字节* 函 数 形 参：dat要写人的数据* 函 数 返 回：无* 作 者：LC* 备 注：无******************************************************************/void Send_Byte(uint8_t dat){int i = 0;SDA_OUT();SCL(0);//拉低时钟开始数据传输for( i = 0; i < 8; i++ ){SDA( (dat & 0x80) >> 7 );delay_us(1);SCL(1);delay_us(5);SCL(0);delay_us(5);dat<<=1;}}/******************************************************************* 函 数 名 称：Read_Byte* 函 数 说 明：IIC读时序* 函 数 形 参：无* 函 数 返 回：读到的数据* 作 者：LC* 备 注：无******************************************************************/unsigned char Read_Byte(void){unsigned char i,receive=0;SDA_IN();//SDA设置为输入for(i=0;i<8;i++ ){SCL(0);delay_us(5);SCL(1);delay_us(5);receive<<=1;if( SDA_GET() ){receive|=1;}delay_us(5);}SCL(0);return receive;}/******************************************************************* 函 数 名 称：SGP30_Write* 函 数 说 明：SGP30写命令* 函 数 形 参：regaddr_H命令高8位 regaddr_L命令低8位* 函 数 返 回：无* 作 者：LC* 备 注：无******************************************************************/void SGP30_Write_cmd(uint8_t regaddr_H, uint8_t regaddr_L){IIC_Start();Send_Byte(0XB0); //发送器件地址+写指令I2C_WaitAck();Send_Byte(regaddr_H); //发送控制地址I2C_WaitAck();Send_Byte(regaddr_L); //发送数据I2C_WaitAck();IIC_Stop();delay_ms(100);}/******************************************************************* 函 数 名 称：* 函 数 说 明：* 函 数 形 参：* 函 数 返 回：* 作 者：LC* 备 注：SGP30获取的数据格式为：2位CO2数据+1位CO2的CRC校验+2位TVOC数据+1位TVOC的CRC校验。模块上电需要15s左右初始化，在初始化阶段读取的CO2浓度为400ppm，TVOC为0ppd且恒定不变。因此上电后一直读，直到TVOC不为0并且CO2不为400，SGP30模块才初始化完成。初始化完成后刚开始读出数据会波动比较大，属于正常现象，一段时间后会逐渐趋于稳定。气体类传感器比较容易受环境影响，测量数据出现波动是正常的，可以添加滤波函数进行滤波。******************************************************************/uint32_t SGP30_Read(void){uint32_t dat;uint8_t crc;IIC_Start();Send_Byte(0XB1); //发送器件地址+读指令I2C_WaitAck();dat = Read_Byte();//CO2数据高8位IIC_Send_Ack(0);dat <<= 8;dat += Read_Byte();//CO2数据低8位IIC_Send_Ack(0);crc = Read_Byte(); //CO2的CRC校验IIC_Send_Ack(0);crc = crc;dat <<= 8;dat += Read_Byte();//TVOC数据高8位IIC_Send_Ack(0);dat <<= 8;dat += Read_Byte();//TVOC数据低8位IIC_Send_Ack(1);IIC_Stop();return(dat);}/******************************************************************* 函 数 名 称：SGP30_Init* 函 数 说 明：SGP30初始化* 函 数 形 参：无* 函 数 返 回：无* 作 者：LC* 备 注：无******************************************************************/void SGP30_Init(void){SGP30_GPIO_Init();SGP30_Write_cmd(0x20, 0x03);}
在文件bsp_sgp30.h中，编写如下代码。
/** Change Logs:* Date Author Notes* 2024-06-20 LCKFB-LP first version*/#ifndef _BSP_SGP30_H_#define _BSP_SGP30_H_#include "board.h"//端口移植#define RCC_SGP30_ENABLE() __RCC_GPIOB_CLK_ENABLE()#define PORT_SGP30 CW_GPIOB#define GPIO_SDA GPIO_PIN_8#define GPIO_SCL GPIO_PIN_9//设置SDA输出模式#define SDA_OUT() {GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;GPIO_InitStruct.Pins = GPIO_SDA;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD;GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_HIGH;GPIO_Init(PORT_SGP30, &GPIO_InitStruct);}//设置SDA输入模式#define SDA_IN() {GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;GPIO_InitStruct.Pins = GPIO_SDA;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_HIGH;GPIO_Init(PORT_SGP30, &GPIO_InitStruct);}//获取SDA引脚的电平变化#define SDA_GET() GPIO_ReadPin(PORT_SGP30, GPIO_SDA)//SDA与SCL输出#define SDA(x) GPIO_WritePin(PORT_SGP30, GPIO_SDA, (x?GPIO_Pin_SET:GPIO_Pin_RESET) )#define SCL(x) GPIO_WritePin(PORT_SGP30, GPIO_SCL, (x?GPIO_Pin_SET:GPIO_Pin_RESET) )void SGP30_Init(void);uint32_t SGP30_Read(void);void SGP30_Write_cmd(uint8_t a, uint8_t b);#endif
四移植验证
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在自己工程中的main主函数中，编写如下。
/** Change Logs:* Date Author Notes* 2024-06-20 LCKFB-LP first version*/#include "board.h"#include "stdio.h"#include "bsp_uart.h"#include "bsp_sgp30.h"int32_t main(void){board_init(); // 开发板初始化uart1_init(115200); // 串口1波特率115200SGP30_Init();delay_ms(100);while (1){uint32_t CO2Data, TVOCData; //定义CO2浓度变量与TVOC浓度变量uint32_t sgp30_dat; //定义SGP30读取到的数据SGP30_Write_cmd(0x20,0x08);sgp30_dat = SGP30_Read(); //读取SGP30的值CO2Data = (sgp30_dat & 0xffff0000) >> 16; //获取CO2的值TVOCData = sgp30_dat & 0x0000ffff; //获取TVOC的值printf("CO2 : %0.2drnTVOC : %0.2drn",CO2Data,TVOCData);delay_ms(1000);}}
上电效果：
模块移植成功案例代码：
链接：https://pan.baidu.com/s/1oAz63Y8tBthuKPTtWsNcxw?pwd=LCKF
提取码：LCKF
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