【英飛凌PSoC 6 RTT開發板試用】通過軟件和硬件I2C接口獲取數字溫濕度傳感器SHT30的數據
本文將會分別介紹——使用軟件I2C和硬件I2C在PSoC開發板上獲取SHT30數字溫濕度傳感器的數據。本文實驗使用的是4線的SHT30模組，通信接口為I2C，對外僅提供四根線，使用起來簡單、便捷。本文使用的開發環境為RT-Thread Studio，設備上運行的是RT-Thread實時系統。本文主旨在于，介紹如何在PSoC開發板上使用軟件I2C和硬件硬件I2C驅動外設。
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*附件：【英飛凌PSoC 6 RTT開發板試用】通過I2C接口讀取SHT30傳感器的溫濕度數據 28a12ba6538e461da5c07d6ff64279b1.pdf
一、環境準備
開始之前，需要準備實驗所需的硬件和軟件，接下來分別介紹。
1.1 硬件準備
本次實驗需要用到的硬件有：
- RTT&英飛凌PSoC6評估板
- SHT30模組
- 杜邦線4根
- USB Type-C數據線
- 個人電腦，Windows 10系統
1.2 軟件準備
本次實驗需要使用的軟件主要為：
- RT-Thread Studio
- MobaXterm（其他串口調試工具也可以）
假設你已經成功在電腦上安裝了以上這些軟件。
二、硬件原理分析
2.1 硬件連接
硬件連接分為兩部分，一部分是PC和開發板，通過USB Type-C線連接；這個沒啥難度，不做過多介紹；需要注意的是，開發板一端接DAP口；否則無法正常下載程序。
另外一部分是，開發板和OLED屏幕之間的連接，具體如下表所示：
| SHT30模組 | 開發板引腳 |
|---|---|
| SCL | A0 |
| SDA | A1 |
| GND | GND |
| VCC | 3V3 |
開發板和OLED屏幕之間的硬件連接，如下圖所示：
2.2 開發板原理圖
這里只能看到標號，看不到主控芯片的引腳名稱。
所以，還需要繼續搜索這兩個引腳的標號，找到主控芯片對應的引腳標號：
對照前面的傳感器與開發板的連接圖，以及這兩處原理圖，可以知道——傳感器模組I2C引腳和主控芯片直接的連接關系為：
- SCL：P10.0
- SDA：P10.1
2.3 芯片數據手冊
《PSoC 6 MCU: CY8C62x8, CY8C62xA Datasheet》文檔的 Pinouts 章節，Table 8. Multiple Alternate Functions 引腳功能服用表，可以查到P10.0和P10.1的功能有：
可以看到，有scb[1].i2c_scl和scb[1].i2c_sda功能。
也就是說，P10.0和P10.1可以設置為硬件I2C功能。
三、軟件I2C獲取SHT30數據
接下來，將使用RT-Thread Studio創建項目，并通過添加軟件包和修改配置的方式，實現使用軟件I2C獲取SHT30的溫濕度數據。
3.1 創建RT-Thread項目
在RT-Thread Studio中，打開“文件”→“新建”→”RT-Thread項目”菜單，如下圖所示：
在彈出的創建項目界面中，Project name中填入psoc6_sht30，選中基于開發板的項目，如下圖所示：
點擊“完成”，稍等幾秒鐘，即可創建名為psoc6_sht30的項目。
3.2 添加ssd1306軟件包
創建項目后，雙擊項目資源管理器視圖中，項目下方的“RT-Thread Settings”，主編輯區如下圖所示：
點擊其中的“添加軟件包”，彈出的軟件包搜索界面，如下圖所示：
按照圖中標注的操作順序，即可將ssd1306軟件包添加到當前項目。
添加完成后，主編輯區如下圖所示：
此時，按Ctrl+S快捷鍵，保存對項目配置的修改。如果網絡通常，則會在控制臺窗口中看到ssd1306軟件包正常下載的日志：
這樣，ssd1306軟件包就成功添加到項目中了，位于packages子目錄下：
3.3 配置軟件I2C引腳
接下來，在RT-Thread Studio主編輯器，點擊詳細配置按鈕，按鈕位置如下圖所示：
主編輯器將會顯示詳細配置：
切換到“硬件”標簽頁，找到“Enable Software I2C”選項，并打開該選項，如下圖所示：
接著，打開“使能I2C1 BUS”，并將scl和sda中分別改為80和81，如下圖所示：
最后，按Ctrl+S保存對所有配置項的修改。
3.4 編譯和下載程序
首先，點擊工具欄的錘子圖標，或者按Ctrl+B快捷鍵，觸發項目構建（全部編譯）：
項目構建完成后，可以在控制臺窗口看到生成了elf文件，以及預計Flash和RAM占用情況：
接著，點擊工具欄上的下載圖標，或者Ctrl+Alt+D快捷鍵，觸發下載程序二進制文件到開發板上，如下圖：
下載過程中以及下載完成后，控制臺窗都可以看到日志輸出：
PS：開始下載之前，需要確認開發板以及和PC正確連接了（開發板要連在DAP口上，并能夠正常識別）。
3.5 運行和測試程序
為了方便在串口中進行命令控制，運行之前，需要先打開MobaXterm（或者其他串口調試工具）：
如上圖所示，選中對應的COM號，串口參數設置為：
- 波特率 115200
- 數據位 8
- 停止位 1
- 校驗 None
- 流控 None
之后，點OK確認連接。
連接成功后，按開發板的復位鍵，可以看到串口連接中輸出：
可以看到i2c1成功注冊的日志。
此時輸入help命令并回車：
可以看到，有sht3x命令了。
輸入sht3x命令并回車，將會輸出用法提示：
可以看到，使用 sht3x probe 加上i2c設備名稱，可以探測傳感器；
我們先用list device看看有哪些設備：
可以看到i2c1設備了。
接下來，使用 sht3x probe i2c1 探測設備：
已經成功探測到了。
緊接著，使用sht3x read嘗試讀取傳感器溫濕度值：
成功讀取到了溫濕度數據！
接下來，我把手指放在傳感器上，多讀幾次（上下鍵翻歷史命令，再回車，可以避免重復復輸入），應該可以看到溫度和濕度都在不斷升高：
說明傳感器是正常工作的。
四、硬件I2C獲取SHT30數據
前面通過查詢原理圖，我們知道開發板Arduino接口的A0/A1引腳可以設置為I2C1功能，接下來將在前面創建的項目的基礎上，修改代碼，實現通過硬件I2C1獲取SHT30的溫濕度數據。
4.1 增加硬件I2C1配置和代碼
RT-Thread Studio默認創建的項目不支持硬件I2C1，不能實現硬件I2C1驅動SHT30。因此，需要先添加I2C4配置和代碼，才能進行后續操作。
首先，修改 board/Kconfig 文件，在config BSP_USING_HW_I2C3之前添加如下代碼行：
config BSP_USING_HW_I2C1
bool "Enable I2C1 Bus (User I2C)"
default n
if BSP_USING_HW_I2C1
comment "Notice: P10_0 -- > 80; P10_1 -- > 81"
config BSP_I2C1_SCL_PIN
int "i2c4 SCL pin number"
range 1 113
default 80
config BSP_I2C1_SDA_PIN
int "i2c4 SDA pin number"
range 1 113
default 81
endif
接著，修改 libraries/HAL_Drivers/SConscript 文件，找到 src += ['drv_i2c.c'] ，將其前面的條件修改為：
if GetDepend('BSP_USING_HW_I2C1') or GetDepend('BSP_USING_HW_I2C3') or GetDepend('BSP_USING_HW_I2C6'):
src += ['drv_i2c.c']
最后，修改 libraries/HAL_Drivers/drv_i2c.c 文件，具體修改內容為：
--- a/libraries/HAL_Drivers/drv_i2c.c
+++ b/libraries/HAL_Drivers/drv_i2c.c
@@ -11,9 +11,19 @@
#include "board.h"
#if defined(RT_USING_I2C)
-#if defined(BSP_USING_HW_I2C3) || defined(BSP_USING_HW_I2C6)
#include
+#include "drv_log.h"
+
+#ifndef I2C1_CONFIG
+#define I2C1_CONFIG \\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\
+ { \\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\
+ .name = "i2c1", \\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\
+ .scl_pin = BSP_I2C1_SCL_PIN, \\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\
+ .sda_pin = BSP_I2C1_SDA_PIN, \\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\
+ }
+#endif
+
#ifndef I2C3_CONFIG
#define I2C3_CONFIG \\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\
{ \\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\
@@ -22,7 +32,7 @@
.sda_pin = BSP_I2C3_SDA_PIN, \\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\
}
#endif /* I2C3_CONFIG */
-#endif
+
#ifndef I2C6_CONFIG
#define I2C6_CONFIG \\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\
{ \\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\
@@ -34,6 +44,9 @@
enum
{
+#ifdef BSP_USING_HW_I2C1
+ I2C1_INDEX,
+#endif
#ifdef BSP_USING_HW_I2C3
I2C3_INDEX,
#endif
@@ -59,6 +72,10 @@ struct ifx_i2c
static struct ifx_i2c_config i2c_config[] =
{
+#ifdef BSP_USING_HW_I2C1
+ I2C1_CONFIG,
+#endif
+
#ifdef BSP_USING_HW_I2C3
I2C3_CONFIG,
#endif
@@ -145,8 +162,7 @@ void HAL_I2C_Init(struct ifx_i2c *obj)
int rt_hw_i2c_init(void)
{
- rt_err_t result;
- cyhal_i2c_t mI2C;
+ rt_err_t result = RT_EOK;
for (int i = 0; i < sizeof(i2c_config) / sizeof(i2c_config[0]); i++)
{
@@ -157,18 +173,18 @@ int rt_hw_i2c_init(void)
i2c_objs[i].mI2C_cfg.address = 0;
i2c_objs[i].mI2C_cfg.frequencyhal_hz = (400000UL);
- i2c_objs[i].mI2C = mI2C;
-
i2c_objs[i].i2c_bus.ops = &i2c_ops;
HAL_I2C_Init(&i2c_objs[i]);
result = rt_i2c_bus_device_register(&i2c_objs[i].i2c_bus, i2c_config[i].name);
RT_ASSERT(result == RT_EOK);
+
+ LOG_I("Hardware I2C device %s registered!", i2c_config[i].name);
}
return 0;
}
INIT_DEVICE_EXPORT(rt_hw_i2c_init);
-#endif /* defined(BSP_USING_I2C1) || defined(BSP_USING_I2C2) */
+#endif /* defined(RT_USING_I2C) */