嵌入式外设 -- 气体传感器（SGP30）驱动代码编写

一、前言

SGP30是一种室内空气质量传感器，能够检测二氧化碳（CO2）和挥发性有机化合物（VOC）的浓度。这个模块采用了先进的传感器技术，可以提供高精度的空气质量数据。

SGP30模块通常包括一个集成的传感器芯片和相应的电路，使其能够方便地与微控制器连接。它通常通过I2C总线与微控制器通信，因此可以轻松地集成到各种不同的嵌入式系统中。

使用SGP30模块进行空气质量检测通常包括以下步骤：

1. **初始化模块**：连接SGP30模块到微控制器，并初始化I2C通信。在此过程中，还需要进行传感器的初始化设置，以确保其正常工作。

2. **读取传感器数据**：通过I2C总线与SGP30传感器通信，读取当前的二氧化碳和挥发性有机化合物的浓度数据。这些数据通常以数字形式返回，并且需要进一步处理才能得到实际的浓度值。

3. **处理数据**：获得的传感器数据通常是原始的数字值，需要通过一些算法或者转换函数进行处理，以得到实际的CO2和VOC浓度值。通常情况下，传感器供应商会提供相应的代码库或者示例代码来帮助处理传感器数据。

4. **应用领域**：根据测得的空气质量数据，可以进行一系列的应用，比如室内空气质量监测、空调系统控制、智能家居系统等。

总的来说，SGP30模块是一种方便易用、高精度的室内空气质量传感器，可以帮助我们监测和改善室内空气质量，提高生活和工作的舒适度。

二、资料获取

关注微信公众号--星之援工作室 发送关键字（SGP30）

网上开源的项目资料，可自行移植

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三、设备使用

接线

四、代码编写

 main.c

 实现函数调用

/*
1.项目名称：绿深旗舰店SGP30模块STM32F103C8T6测试程序
2.显示模块：串口返回数据,波特率9600
3.使用软件：keil5 for ARM
4.配套上位机：无
5.项目组成：SGP30模块
6.项目功能：串口返回测量的CO2,TVOC数据
7.主要原理：具体参考SGP30数据手册
8.购买地址：https://lssz.tmall.com 或淘宝上搜索“绿深旗舰店”
10.版权声明：绿深旗舰店所有程序都申请软件著作权。均与本店产品配套出售，请不要传播，以免追究其法律责任！
接线定义
	VCC--5V
	GND--GND
	SCL--PB0
	SDA--PB1
*/

#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "SGP30.h"
#include "usart.h"

u32 CO2Data,TVOCData;//定义CO2浓度变量与TVOC浓度变量

int main(void)
{
	u32 sgp30_dat;
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置中断优先级分组为组2：2位抢占优先级，2位响应优先级
	delay_init();
	uart_init(115200);
	SGP30_Init();   //初始化SGP30
	delay_ms(100);
	SGP30_Write(0x20,0x08);
	sgp30_dat = SGP30_Read();//读取SGP30的值
	CO2Data = (sgp30_dat & 0xffff0000) >> 16;
	TVOCData = sgp30_dat & 0x0000ffff;	
	//SGP30模块开机需要一定时间初始化，在初始化阶段读取的CO2浓度为400ppm，TVOC为0ppd且恒定不变，因此上电后每隔一段时间读取一次
	//SGP30模块的值，如果CO2浓度为400ppm，TVOC为0ppd，发送“正在检测中...”，直到SGP30模块初始化完成。
	//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，可自行添加滤波函数。
	while(CO2Data == 400 && TVOCData == 0)
	{
		SGP30_Write(0x20,0x08);
		sgp30_dat = SGP30_Read();//读取SGP30的值
		CO2Data = (sgp30_dat & 0xffff0000) >> 16;//取出CO2浓度值
		TVOCData = sgp30_dat & 0x0000ffff;			 //取出TVOC值
		printf("正在检测中...rn");
		delay_ms(500);
	}
	while(1)
	{
		SGP30_Write(0x20,0x08);
		sgp30_dat = SGP30_Read();//读取SGP30的值
		CO2Data = (sgp30_dat & 0xffff0000) >> 16;//取出CO2浓度值
		TVOCData = sgp30_dat & 0x0000ffff;       //取出TVOC值
		printf("CO2:%dppmrnTVOC:%dppdrn",CO2Data,TVOCData);
		delay_ms(500);
	}
}

sgp30.c

#include "sgp30.h"
#include "delay.h"



void SGP30_GPIO_Init(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

  RCC_APB2PeriphClockCmd(SGP30_SCL_GPIO_CLK | SGP30_SDA_GPIO_SDA, ENABLE);

  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = SGP30_SCL_GPIO_PIN;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_Init(SGP30_SCL_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);

  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = SGP30_SDA_GPIO_PIN;
  GPIO_Init(SGP30_SDA_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
}


void SDA_OUT(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = SGP30_SDA_GPIO_PIN;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_Init(SGP30_SDA_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
}

void SDA_IN(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = SGP30_SDA_GPIO_PIN;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
  GPIO_Init(SGP30_SDA_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
}

//产生IIC起始信号
void SGP30_IIC_Start(void)
{
  SDA_OUT();
  SGP30_SDA = 1;
  SGP30_SCL = 1;
  delay_us(20);

  SGP30_SDA = 0;	//START:when CLK is high,DATA change form high to low
  delay_us(20);
  SGP30_SCL = 0; 	//钳住I2C总线，准备发送或接收数据
}

//产生IIC停止信号
void SGP30_IIC_Stop(void)
{
  SDA_OUT();
  SGP30_SCL = 0;
  SGP30_SDA = 0;	//STOP:when CLK is high DATA change form low to high
  delay_us(20);
  SGP30_SCL = 1;
  SGP30_SDA = 1;	//发送I2C总线结束信号
  delay_us(20);
}

//等待应答信号到来
//返回值：1，接收应答失败
//        0，接收应答成功
u8 SGP30_IIC_Wait_Ack(void)
{
  u8 ucErrTime = 0;
  SDA_IN();
  SGP30_SDA = 1;
  delay_us(10);
  SGP30_SCL = 1;
  delay_us(10);
  while(SGP30_SDA_READ())
  {
    ucErrTime++;
    if(ucErrTime > 250)
    {
      SGP30_IIC_Stop();
      return 1;
    }
  }
  SGP30_SCL = 0;  		//时钟输出0
  return 0;
}

//产生ACK应答
void SGP30_IIC_Ack(void)
{
  SGP30_SCL = 0;
  SDA_OUT();
  SGP30_SDA = 0;
  delay_us(20);
  SGP30_SCL = 1;
  delay_us(20);
  SGP30_SCL = 0;
}

//不产生ACK应答
void SGP30_IIC_NAck(void)
{
  SGP30_SCL = 0;
  SDA_OUT();
  SGP30_SDA = 1;
  delay_us(20);
  SGP30_SCL = 1;
  delay_us(20);
  SGP30_SCL = 0;
}

//IIC发送一个字节
//返回从机有无应答
//1，有应答
//0，无应答
void SGP30_IIC_Send_Byte(u8 txd)
{
  u8 t;
  SDA_OUT();
  SGP30_SCL = 0; 	    	//拉低时钟开始数据传输
  for(t = 0; t < 8; t++)
  {
    if((txd & 0x80) >> 7)
      SGP30_SDA = 1;
    else
      SGP30_SDA = 0;
    txd <<= 1;
    delay_us(20);
    SGP30_SCL = 1;
    delay_us(20);
    SGP30_SCL = 0;
    delay_us(20);
  }
  delay_us(20);

}

//读1个字节，ack=1时，发送ACK，ack=0，发送nACK
u16 SGP30_IIC_Read_Byte(u8 ack)
{
  u8 i;
  u16 receive = 0;
  SDA_IN();
  for(i = 0; i < 8; i++ )
  {
    SGP30_SCL = 0;
    delay_us(20);
    SGP30_SCL = 1;
    receive <<= 1;
    if(SGP30_SDA_READ())
      receive++;
    delay_us(20);
  }
  if (!ack)
    SGP30_IIC_NAck();//发送nACK
  else
    SGP30_IIC_Ack(); //发送ACK
  return receive;
}


//初始化IIC接口
void SGP30_Init(void)
{
  SGP30_GPIO_Init();
  SGP30_Write(0x20, 0x03);
//	SGP30_ad_write(0x20,0x61);
//	SGP30_ad_write(0x01,0x00);
}


void SGP30_Write(u8 a, u8 b)
{
  SGP30_IIC_Start();
  SGP30_IIC_Send_Byte(SGP30_write); //发送器件地址+写指令
  SGP30_IIC_Wait_Ack();
  SGP30_IIC_Send_Byte(a);		//发送控制字节
  SGP30_IIC_Wait_Ack();
  SGP30_IIC_Send_Byte(b);
  SGP30_IIC_Wait_Ack();
  SGP30_IIC_Stop();
  delay_ms(100);
}

u32 SGP30_Read(void)
{
  u32 dat;
  u8 crc;
  SGP30_IIC_Start();
  SGP30_IIC_Send_Byte(SGP30_read); //发送器件地址+读指令
  SGP30_IIC_Wait_Ack();
  dat = SGP30_IIC_Read_Byte(1);
  dat <<= 8;
  dat += SGP30_IIC_Read_Byte(1);
  crc = SGP30_IIC_Read_Byte(1); //crc数据，舍去
  crc = crc;  //为了不让出现编译警告
  dat <<= 8;
  dat += SGP30_IIC_Read_Byte(1);
  dat <<= 8;
  dat += SGP30_IIC_Read_Byte(0);
  SGP30_IIC_Stop();
  return(dat);
}

sgp30.h

#ifndef __HX711_H
#define __HX711_H
#include "sys.h"

#define  SGP30_SCL   PBout(0)
#define  SGP30_SDA   PBout(1)


// USART GPIO 引脚宏定义
#define  SGP30_SCL_GPIO_CLK        RCC_APB2Periph_GPIOB
#define  SGP30_SCL_GPIO_PORT       GPIOB
#define  SGP30_SCL_GPIO_PIN        GPIO_Pin_0

#define  SGP30_SDA_GPIO_SDA        RCC_APB2Periph_GPIOB
#define  SGP30_SDA_GPIO_PORT       GPIOB
#define  SGP30_SDA_GPIO_PIN        GPIO_Pin_1

#define  SGP30_SDA_READ()           GPIO_ReadInputDataBit(SGP30_SDA_GPIO_PORT, SGP30_SDA_GPIO_PIN)

#define SGP30_read  0xb1  //SGP30的读地址
#define SGP30_write 0xb0  //SGP30的写地址


void SGP30_IIC_Start(void);				//发送IIC开始信号
void SGP30_IIC_Stop(void);	  			//发送IIC停止信号
void SGP30_IIC_Send_Byte(u8 txd);			//IIC发送一个字节
u16 SGP30_IIC_Read_Byte(unsigned char ack);//IIC读取一个字节
u8 SGP30_IIC_Wait_Ack(void); 				//IIC等待ACK信号
void SGP30_IIC_Ack(void);					//IIC发送ACK信号
void SGP30_IIC_NAck(void);				//IIC不发送ACK信号
void SGP30_IIC_Write_One_Byte(u8 daddr,u8 addr,u8 data);
u8 SGP30_IIC_Read_One_Byte(u8 daddr,u8 addr);	
void SGP30_Init(void);				  
void SGP30_Write(u8 a, u8 b);
u32 SGP30_Read(void);



#endif

五、参考

物联网毕设 -- 智能仓储（STM32+APP+云平台）https://blog.csdn.net/herui_2/article/details/136225040?csdn_share_tail=%7B%22type%22%3A%22blog%22%2C%22rType%22%3A%22article%22%2C%22rId%22%3A%22136225040%22%2C%22source%22%3A%22herui_2%22%7D