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一、实验内容及实验器材
- （一）、实验内容
- （二）、实验器材
二、基于STM32F103将采集的温度-湿度值通过串口输出
- （一）、I2C总线通信协议
- （二）、串口输出采集的温度-湿度值
三、用OLED屏显示自己的学号和姓名以及显示AHT20的温度和湿度，滑动显示长字符
四、总结
五、参考文献

一、实验内容及实验器材

（一）、实验内容

学习I2C总线通信协议，使用STM32F103完成基于I2C协议的AHT20温湿度传感器的数据采集，并将采集的温度-湿度值通过串口输出。具体任务： 1）解释什么是“软件I2C”和“硬件I2C”？（阅读野火配套教材的第23章“I2C–读写EEPROM”原理章节） 2）阅读AHT20数据手册，编程实现：每隔2秒钟采集一次温湿度数据，并通过串口发送到上位机（win10）。
理解OLED屏显和汉字点阵编码原理，使用STM32F103的SPI或IIC接口实现以下功能： 1)显示自己的学号和姓名； 2)显示AHT20的温度和湿度； 3)上下或左右的滑动显示长字符，比如“Hello，欢迎来到重庆交通大学物联网205实训室！”或者一段歌词或诗词(最好使用硬件刷屏模式)。

（二）、实验器材

硬件工具：
STM32F103 开发板
AHT20 芯片（温湿度数据采集）
AHT20 芯片的具体信息及参考代码参考官网介绍，链接：

http://www.aosong.com/class-36.html

USB 转 TTL 模块
杜邦线若干
PC 机（Win10）
0.96寸OLED显示屏模块
2. 软件工具：
keil 5 MDK
串口调试助手
烧录软件 mcuisp

二、基于STM32F103将采集的温度-湿度值通过串口输出

（一）、I2C总线通信协议

1、I2C 协议简介
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 物理层

(1) 它是一个支持设备的总线。“总线”指多个设备共用的信号线。在一个 I2C 通讯总线中，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。
(2) 一个 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)。数据线即用来表示数据，时钟线用于数据收发同步。
(3)每个连接到总线的设备都有一个独立的地址，主机可以利用这个地址进行不同设备之间的访问。
(4) 总线通过上拉电阻接到电源。当 I2C设备空闲时，会输出高阻态，而当所有设备都空闲，都输出高阻态时，由上拉电阻把总线拉成高电平。
(5)多个主机同时使用总线时，为了防止数据冲突，会利用仲裁方式决定由哪个设备占用总线。
(6) 具有三种传输模式：标准模式传输速率为100kbit/s ，快速模式为400kbit/s ，高速模式下可达3.4Mbit/s，但目前大多 I 2C 设备尚不支持高速模式。
(7) 连接到相同总线的 IC 数量受到总线的最大电容 400pF 限制。
3、协议层
I2C的协议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环节。
4、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。

（二）、串口输出采集的温度-湿度值

1 .代码编写
在野火提供的示例代码中，打开一个只包含固件库的空项目。向工程中添加相关代码，添加代码的具体内容请参考下面链接：

https://blog.csdn.net/hhhhhh277523/article/details/111397514

具体的工程项目包下载链接：https://pan.baidu.com/s/1-uYzWATsvkOYRmazolQAzA
提取码：4xva

2 .部分代码分析
AHT20 芯片的初始化

//初始化AHT20
void AHT20_Init(void)   
{	
	IIC_Init();
	IIC_Start();
	IIC_Send_Byte(0x70);
	IIC_Wait_Ack();
	IIC_Send_Byte(0xa8);//0xA8进入NOR工作模式
	IIC_Wait_Ack();
	IIC_Send_Byte(0x00);
	IIC_Wait_Ack();
	IIC_Send_Byte(0x00);
	IIC_Wait_Ack();
	IIC_Stop();

	delay_ms(10);//延时10ms左右

	IIC_Start();
	IIC_Send_Byte(0x70);
	IIC_Wait_Ack();
	IIC_Send_Byte(0xbe);//0xBE初始化命令，AHT20的初始化命令是0xBE,   AHT10的初始化命令是0xE1
	IIC_Wait_Ack();
	IIC_Send_Byte(0x08);//相关寄存器bit[3]置1，为校准输出
	IIC_Wait_Ack();
	IIC_Send_Byte(0x00);
	IIC_Wait_Ack();
	IIC_Stop();
	delay_ms(10);//延时10ms左右
}

AHT20 芯片读取并保存数据

//没有CRC校验，直接读取AHT20的温度和湿度数据    
void AHT20_Read_CTdata(u32 *ct) 
{
	volatile u8 Byte_1th=0,Byte_2th=0,Byte_3th=0;
    volatile u8 Byte_4th=0,Byte_5th=0,Byte_6th=0;
	u32 RetuData = 0;
	u16 cnt = 0,flag;
	AHT20_SendAC();//向AHT20发送AC命令
	delay_ms(80);	//大约延时80ms
    
	while(((AHT20_Read_Status()&0x80)==0x80))//直到状态bit[7]为0，表示为空闲状态，若为1，表示忙状态
	{
		delay_ms(1);
		if(cnt++>=100) break;
	}
    
	IIC_Start();
	IIC_Send_Byte(0x71);
	flag=IIC_Wait_Ack();
	Byte_1th = IIC_Read_Byte(flag);//状态字
	Byte_2th = IIC_Read_Byte(flag);//湿度,发送ACK(继续发送)
	Byte_3th = IIC_Read_Byte(flag);//湿度
	Byte_4th = IIC_Read_Byte(flag);//湿度/温度
	Byte_5th = IIC_Read_Byte(flag);//温度
	Byte_6th = IIC_Read_Byte(!flag);//温度,发送NACK(停止发送)  
	IIC_Stop();
    
    //保存得到的数据到RetuData中
	RetuData = (RetuData|Byte_2th)<<8;  
	RetuData = (RetuData|Byte_3th)<<8;
	RetuData = (RetuData|Byte_4th);
	RetuData =RetuData >>4;
	ct[0] = RetuData;//湿度
    
	RetuData = 0;
	RetuData = (RetuData|Byte_4th)<<8;
	RetuData = (RetuData|Byte_5th)<<8;
	RetuData = (RetuData|Byte_6th);
	RetuData = RetuData&0x0fffff;
	ct[1] =RetuData; //温度
}

main.c 函数

#include "led.h"
#include "usart.h"
#include "temhum.h"

int main(void)
{	 	
    u32 CT_data[2]={0};
    volatile float  hum=0,tem=0;     
     
    delay_init();	    	 //延时函数初始化	  
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级
    uart_init(115200);	 //串口初始化为115200
    LED_Init();			     //LED端口初始化
    temphum_init();     //ATH20初始化    
	
	while(1)
	{
        AHT20_Read_CTdata(CT_data);       //不经过CRC校验，直接读取AHT20的温度和湿度数据 

        hum = CT_data[0]*100*10/1024/1024;  //计算得到湿度值（放大了10倍）
        tem = CT_data[1]*200*10/1024/1024-500;//计算得到温度值（放大了10倍）

        printf("湿度:%.1f%%\r\n",(hum/10));
        printf("温度:%.1f度\r\n",(tem/10));
        printf("\r\n");
        
        //延时2s,LED闪烁提示串口发送状态
        LED=0;
        delay_ms(1000);
        LED=1;
        delay_ms(1000);
	 }
}

3 .编译调试后生成hex文件，然后烧录进STM32，具体烧录过程请参考：

https://blog.csdn.net/lengyuefeng212/article/details/104178386

4 .串口结果显示
打开串口助手，实验结果如下：

如图所示，用手握住传感器即可看到其温度得到了明显升高，环境湿度改变后同样湿度也有了变化。

三、用OLED屏显示自己的学号和姓名以及显示AHT20的温度和湿度，滑动显示长字符

SPI协议

1、简介
SPI协议是由摩托罗拉公司提出的通讯协议(SerialPeripheralInterface)，即串行外围设备接口，是一种高速全双工的通信总线。它被广泛地使用在 ADC、LCD 等设备与 MCU 间，要求通讯速率较高的场合。

2、SPI物理层
SPI通讯使用3条总线及片选线，3条总线分别为SCK、MOSI、MISO，片选线为SS，它们的作用介绍如下：
(1) SS*(*SlaveSelect)：从设备选择信号线，常称为片选信号线，也称为NSS、CS，以下用NSS 表示。当有多个 SPI 从设备与 SPI 主机相连时，设备的其它信号线 SCK、MOSI 及 MISO 同时并联到相同的SPI总线上，即无论有多少个从设备，都共同只使用这3条总线；而每个从设备都有独立的这一条NSS信号线，本信号线独占主机的一个引脚，即有多少个从设备，就有多少条片选信号线。I2C协议中通过设备地址来寻址、选中总线上的某个设备并与其进行通讯；而SPI协议中没有设备地址，它使用NSS信号线来寻址，当主机要选择从设备时，把该从设备的NSS信号线设置为低电平，该从设备即被选中，即片选有效，接着主机开始与被选中的从设备进行SPI通讯。所以SPI通讯以NSS线置低电平为开始信号，以 NSS线被拉高作为结束信号。
(2) SCK(SerialClock)：时钟信号线，用于通讯数据同步。它由通讯主机产生，决定了通讯的速率，不同的设备支持的最高时钟频率不一样，如STM32的SPI时钟频率最大为fpclk/2，两个设备之间通讯时，通讯速率受限于低速设备。
(3) MOSI(MasterOutput，SlaveInput)：主设备输出/从设备输入引脚。主机的数据从这条信号线输出，从机由这条信号线读入主机发送的数据，即这条线上数据的方向为主机到从机。
(4) MISO(MasterInput,，SlaveOutput)：主设备输入/从设备输出引脚。主机从这条信线读入数据，从机的数据由这条信号线输出到主机，即在这条线上数据的方向为从机到主机。
3、协议层
与I2C的类似，SPI协议定义了通讯的起始和停止信号、数据有效性、时钟同步等环节。

这是一个主机的通讯时序。NSS、SCK、MOSI 信号都由主机控制产生，而 MISO 的信号由从机产生，主机通过该信号线读取从机的数据。MOSI与MISO的信号只在NSS为低电平的时候才有效，在SCK的每个时钟周期MOSI和MISO传输一位数据。
4、STM32的SPI特性及架构
STM32的SPI外设可用作通讯的主机及从机，支持最高的SCK时钟频率为fpclk/2(STM32F103型号的芯片默认f:sub:pclk1为72MHz，fpclk2 为36MHz)，完全支持SPI协议的4种模式，数据帧长度可设置为8位或16位，可设置数据MSB先行或LSB先行。它还支持双线全双工(前面小节说明的都是这种模式)、双线单向以及单线模式。其中双线单向模式可以同时使用MOSI及MISO数据线向一个方向传输数据，可以加快一倍的传输速度。而单线模式则可以减少硬件接线，当然这样速率会受到影响。

（一）、用OLED屏显示自己的学号和姓名

1.汉字点阵字模
利用取模软件将需要显示的文字用十六进制表示出来，需要用到的取模软件：PCtoLCD2002
打开PCtoLCD2002，软件初始设置如下：

在文字输入区输入目标文字，点击生成字模,得到字模码组

注：将文字进行了“左旋90度”、“垂直翻转”，这样在 OLED 屏上显示的文字才是正向的，这是因为 OLED 竖屏显示的原因。

2.演示程序
需要下载 0.96 寸 OLED 显示屏厂家给出的 Demo 程序。

程序下载链接：
http://www.lcdwiki.com/res/Program/OLED/0.96inch/SPI_SSD1306_MSP096X_V1.0/0.96inch_SPI_OLED_Module_SSD1306_MSP096X_V1.0.zip

3.修改代码
下载资料包之后打开其中的“0.96inch_SPI_OLED_Module_SSD1306_MSP096X_V1.0\1-Demo\Demo_STM32\0.96inch_OLED_Demo_STM32F103RCT6_Software_4-wire_SPI”。

注意：我用的开发板是 STM32F103C8T6 芯片，所以这里我用的是这个文件里的代码，如果不一样，请选择与自己平台相同的实例文件。

1）添加字模
打开上面下载的工程文件“0.96inch_OLED_Demo_STM32F103RCT6_Software_4-wire_SPI\PROJECT\OLED.uvprojx”，打开 gui.c 下的 oledfont.h 头文件，将 cfont16[] 数组内的内容修改成自己的中文文字点阵即可。

2）修改显示函数
将 test.c 里 void TEST_MainPage(void) 函数中的语句注释掉，添加自己的执行语句。

//主界面显示测试
void TEST_MainPage(void)
{	
	//GUI_ShowString(28,0,"OLED TEST",16,1);
	//GUI_ShowString(12,16,"0.96\" SSD1306",16,1);
	//GUI_ShowString(40,32,"64X128",16,1);
	//GUI_ShowString(4,48,"www.lcdwiki.com",16,1);
	GUI_ShowCHinese(45,18,16,"刘慢慢",1);
	GUI_ShowString(18,40,"63190703xxxx",16,1);
	delay_ms(1500);		
	delay_ms(1500);
}

函数说明：
① GUI_ShowString() 函数各参数分别对应： X 坐标、Y 坐标、字符串（ASCLL码中的）、bit（表示字符显示格式，这里我用的 16 ，和汉字一样高）、显示样式（1：白字黑底；0：黑字白底）。
② GUI_ShowChinese()
函数各参数分别对应： X 坐标、Y 坐标、汉字点阵大小（这里使用的是 16×16 的，参数应该是16）、要显示的汉字、显示样式（1：白字黑底；0：黑字白底）。

3）修改主函数
将 main.c 代码中的 while 函数里除 TEST_MainPage(); 语句以外的语句全注释掉，如下：

4 .编译调试后生成hex文件，然后烧录进STM32，具体烧录过程请参考：

https://blog.csdn.net/lengyuefeng212/article/details/104178386

5 .STM32F103 开发板与 OLED 模块连接

6 .运行结果如下：

（二）、用OLED屏显示AHT20的温度和湿度

1 .添加字模
跟上述方法一样，获取需要显示的字的字模后，向 gui.c 下的 oledfont.h 头文件里的 cfont16[] 数组内的添加中文文字点阵即可。我这里添加了“当、前、温、湿、度”这 5 个字的点阵。
2 .修改代码
1）移植 AHT20 温湿度采集代码
从上文使用的工程文件里面移植下面 4 个文件：
bsp_i2c.h、bsp_i2c.c、
sys.h（移植后更改了名称为 AHT20_sys.h，不然会重名）、
sys.c（移植后更改了名称为 AHT20_sys.c，不然会重名）；
并将bsp_i2c.c文件中的串口发送改为 OLED 显示 void Show_OLED(void) 即可。
具体移植过程和修改可以参考这篇博客：

https://blog.csdn.net/ssj925319/article/details/111588662?spm=1001.2014.3001.5506

void Show_OLED(void)
{
	GUI_ShowCHinese(28,10,16,"当前温湿度",1);
    GUI_ShowCHinese(20,32,16,"温度：",1);
	GUI_ShowString(60,32,strTemp1,16,1);
	GUI_ShowString(68,32,strTemp2,16,1);
	GUI_ShowString(76,32,".",16,1);
	GUI_ShowString(84,32,strTemp3,16,1);
	GUI_ShowCHinese(92,32,16,"℃",1);
    GUI_ShowCHinese(20,48,16,"湿度：",1);
	GUI_ShowString(60,48,strHumi1,16,1);
	GUI_ShowString(68,48,strHumi2,16,1);
	GUI_ShowString(76,48,".",16,1);
	GUI_ShowString(84,48,strHumi3,16,1);
	GUI_ShowCHinese(92,48,16,"％",1);
}

2）修改主函数
将 main.c 代码中不用的函数注释掉，再修改代码，之后的结果如下：

#include "bsp_i2c.h"  //注意添加头文件
int main(void)
{	
	delay_init();	    	       //延时函数初始化	  
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);	 //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
	IIC_Init();                //初始化IIC
	OLED_Clear(0);             //清屏（全黑）
	while(1) 
	{
		read_AHT20_once();         //读取温度并显示
		OLED_Clear(0);             //清屏（全黑）		
		delay_ms(1500);
	}

要注意添加头文件，调用温湿度读取并显示函数。
3 .编译调试后生成hex文件，然后烧录进STM32，具体烧录过程请参考：

https://blog.csdn.net/lengyuefeng212/article/details/104178386

4 .STM32F103 开发板与 OLED 模块连接

5 .运行结果如下：

用手握住传感器即可看到其温度得到了明显升高，环境湿度改变后同样湿度也有了变化。

（三）、用OLED屏滑动显示长字符

1 .添加字模
跟上述方法一样，获取字模后，向 gui.c 下的 oledfont.h 头文件里的 cfont16[] 数组内的添加中文文字点阵即可。
这里我添加的是“生活不易慢慢叹气”

2 .修改代码
1）修改显示函数
同上，在 test.c 里 void TEST_MainPage(void) 函数中不用的语句注释掉，添加自己的想要显示的字符，如下：

2）修改主函数
将 main.c 代码中的 while 函数注释掉，再添加如下代码：

//从左到右滑动（ OLED 屏的滚屏命令）
	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

3 .编译调试后生成hex文件，然后烧录进STM32，具体烧录过程请参考：

https://blog.csdn.net/lengyuefeng212/article/details/104178386

4 .STM32F103 开发板与 OLED 模块连接

5 .运行结果如下：

四、总结

在本次实验中我学习了I2C总线通信协议和SPI 协议，使用STM32F103完成了基于I2C协议的AHT20温湿度传感器的数据采集，并将采集的温度-湿度值成功通过串口输出。同时理解了OLED屏显和汉字点阵编码原理，学会了如何使用STM32F103的SPI接口实现显示学号和姓名，显示AHT20的温度、湿度，以及滑动显示长字符。这些我之前未曾接触过，本次实验受益良多。

五、参考文献

https://blog.csdn.net/qq_47538417/article/details/121547952
https://blog.csdn.net/m0_58892312/article/details/121410862
https://blog.csdn.net/ssj925319/article/details/111588662
https://blog.csdn.net/qq_43279579/article/details/111678857
《STM32 HAL库开发实战指南——基于野火霸天虎开发板》.pdf

版权声明：本文为CSDN博主「迷信的兔子」的原创文章，遵循CC 4.0 BY-SA版权协议，转载请附上原文出处链接及本声明。
原文链接：https://blog.csdn.net/qq_48273416/article/details/121566802

一、实验内容及实验器材

（一）、实验内容

学习I2C总线通信协议，使用STM32F103完成基于I2C协议的AHT20温湿度传感器的数据采集，并将采集的温度-湿度值通过串口输出。具体任务： 1）解释什么是“软件I2C”和“硬件I2C”？（阅读野火配套教材的第23章“I2C–读写EEPROM”原理章节） 2）阅读AHT20数据手册，编程实现：每隔2秒钟采集一次温湿度数据，并通过串口发送到上位机（win10）。
理解OLED屏显和汉字点阵编码原理，使用STM32F103的SPI或IIC接口实现以下功能： 1)显示自己的学号和姓名； 2)显示AHT20的温度和湿度； 3)上下或左右的滑动显示长字符，比如“Hello，欢迎来到重庆交通大学物联网205实训室！”或者一段歌词或诗词(最好使用硬件刷屏模式)。

（二）、实验器材

硬件工具：
STM32F103 开发板
AHT20 芯片（温湿度数据采集）
AHT20 芯片的具体信息及参考代码参考官网介绍，链接：

http://www.aosong.com/class-36.html

USB 转 TTL 模块
杜邦线若干
PC 机（Win10）
0.96寸OLED显示屏模块
2. 软件工具：
keil 5 MDK
串口调试助手
烧录软件 mcuisp

二、基于STM32F103将采集的温度-湿度值通过串口输出

（一）、I2C总线通信协议

1、I2C 协议简介
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 物理层

(1) 它是一个支持设备的总线。“总线”指多个设备共用的信号线。在一个 I2C 通讯总线中，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。
(2) 一个 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)。数据线即用来表示数据，时钟线用于数据收发同步。
(3)每个连接到总线的设备都有一个独立的地址，主机可以利用这个地址进行不同设备之间的访问。
(4) 总线通过上拉电阻接到电源。当 I2C设备空闲时，会输出高阻态，而当所有设备都空闲，都输出高阻态时，由上拉电阻把总线拉成高电平。
(5)多个主机同时使用总线时，为了防止数据冲突，会利用仲裁方式决定由哪个设备占用总线。
(6) 具有三种传输模式：标准模式传输速率为100kbit/s ，快速模式为400kbit/s ，高速模式下可达3.4Mbit/s，但目前大多 I 2C 设备尚不支持高速模式。
(7) 连接到相同总线的 IC 数量受到总线的最大电容 400pF 限制。
3、协议层
I2C的协议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环节。
4、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。

（二）、串口输出采集的温度-湿度值

1 .代码编写
在野火提供的示例代码中，打开一个只包含固件库的空项目。向工程中添加相关代码，添加代码的具体内容请参考下面链接：

https://blog.csdn.net/hhhhhh277523/article/details/111397514

具体的工程项目包下载链接：https://pan.baidu.com/s/1-uYzWATsvkOYRmazolQAzA
提取码：4xva

2 .部分代码分析
AHT20 芯片的初始化

//初始化AHT20
void AHT20_Init(void)   
{	
	IIC_Init();
	IIC_Start();
	IIC_Send_Byte(0x70);
	IIC_Wait_Ack();
	IIC_Send_Byte(0xa8);//0xA8进入NOR工作模式
	IIC_Wait_Ack();
	IIC_Send_Byte(0x00);
	IIC_Wait_Ack();
	IIC_Send_Byte(0x00);
	IIC_Wait_Ack();
	IIC_Stop();

	delay_ms(10);//延时10ms左右

	IIC_Start();
	IIC_Send_Byte(0x70);
	IIC_Wait_Ack();
	IIC_Send_Byte(0xbe);//0xBE初始化命令，AHT20的初始化命令是0xBE,   AHT10的初始化命令是0xE1
	IIC_Wait_Ack();
	IIC_Send_Byte(0x08);//相关寄存器bit[3]置1，为校准输出
	IIC_Wait_Ack();
	IIC_Send_Byte(0x00);
	IIC_Wait_Ack();
	IIC_Stop();
	delay_ms(10);//延时10ms左右
}

AHT20 芯片读取并保存数据

//没有CRC校验，直接读取AHT20的温度和湿度数据    
void AHT20_Read_CTdata(u32 *ct) 
{
	volatile u8 Byte_1th=0,Byte_2th=0,Byte_3th=0;
    volatile u8 Byte_4th=0,Byte_5th=0,Byte_6th=0;
	u32 RetuData = 0;
	u16 cnt = 0,flag;
	AHT20_SendAC();//向AHT20发送AC命令
	delay_ms(80);	//大约延时80ms
    
	while(((AHT20_Read_Status()&0x80)==0x80))//直到状态bit[7]为0，表示为空闲状态，若为1，表示忙状态
	{
		delay_ms(1);
		if(cnt++>=100) break;
	}
    
	IIC_Start();
	IIC_Send_Byte(0x71);
	flag=IIC_Wait_Ack();
	Byte_1th = IIC_Read_Byte(flag);//状态字
	Byte_2th = IIC_Read_Byte(flag);//湿度,发送ACK(继续发送)
	Byte_3th = IIC_Read_Byte(flag);//湿度
	Byte_4th = IIC_Read_Byte(flag);//湿度/温度
	Byte_5th = IIC_Read_Byte(flag);//温度
	Byte_6th = IIC_Read_Byte(!flag);//温度,发送NACK(停止发送)  
	IIC_Stop();
    
    //保存得到的数据到RetuData中
	RetuData = (RetuData|Byte_2th)<<8;  
	RetuData = (RetuData|Byte_3th)<<8;
	RetuData = (RetuData|Byte_4th);
	RetuData =RetuData >>4;
	ct[0] = RetuData;//湿度
    
	RetuData = 0;
	RetuData = (RetuData|Byte_4th)<<8;
	RetuData = (RetuData|Byte_5th)<<8;
	RetuData = (RetuData|Byte_6th);
	RetuData = RetuData&0x0fffff;
	ct[1] =RetuData; //温度
}

main.c 函数

#include "led.h"
#include "usart.h"
#include "temhum.h"

int main(void)
{	 	
    u32 CT_data[2]={0};
    volatile float  hum=0,tem=0;     
     
    delay_init();	    	 //延时函数初始化	  
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级
    uart_init(115200);	 //串口初始化为115200
    LED_Init();			     //LED端口初始化
    temphum_init();     //ATH20初始化    
	
	while(1)
	{
        AHT20_Read_CTdata(CT_data);       //不经过CRC校验，直接读取AHT20的温度和湿度数据 

        hum = CT_data[0]*100*10/1024/1024;  //计算得到湿度值（放大了10倍）
        tem = CT_data[1]*200*10/1024/1024-500;//计算得到温度值（放大了10倍）

        printf("湿度:%.1f%%\r\n",(hum/10));
        printf("温度:%.1f度\r\n",(tem/10));
        printf("\r\n");
        
        //延时2s,LED闪烁提示串口发送状态
        LED=0;
        delay_ms(1000);
        LED=1;
        delay_ms(1000);
	 }
}

3 .编译调试后生成hex文件，然后烧录进STM32，具体烧录过程请参考：

https://blog.csdn.net/lengyuefeng212/article/details/104178386

4 .串口结果显示
打开串口助手，实验结果如下：

如图所示，用手握住传感器即可看到其温度得到了明显升高，环境湿度改变后同样湿度也有了变化。

三、用OLED屏显示自己的学号和姓名以及显示AHT20的温度和湿度，滑动显示长字符

SPI协议

1、简介
SPI协议是由摩托罗拉公司提出的通讯协议(SerialPeripheralInterface)，即串行外围设备接口，是一种高速全双工的通信总线。它被广泛地使用在 ADC、LCD 等设备与 MCU 间，要求通讯速率较高的场合。

2、SPI物理层
SPI通讯使用3条总线及片选线，3条总线分别为SCK、MOSI、MISO，片选线为SS，它们的作用介绍如下：
(1) SS*(*SlaveSelect)：从设备选择信号线，常称为片选信号线，也称为NSS、CS，以下用NSS 表示。当有多个 SPI 从设备与 SPI 主机相连时，设备的其它信号线 SCK、MOSI 及 MISO 同时并联到相同的SPI总线上，即无论有多少个从设备，都共同只使用这3条总线；而每个从设备都有独立的这一条NSS信号线，本信号线独占主机的一个引脚，即有多少个从设备，就有多少条片选信号线。I2C协议中通过设备地址来寻址、选中总线上的某个设备并与其进行通讯；而SPI协议中没有设备地址，它使用NSS信号线来寻址，当主机要选择从设备时，把该从设备的NSS信号线设置为低电平，该从设备即被选中，即片选有效，接着主机开始与被选中的从设备进行SPI通讯。所以SPI通讯以NSS线置低电平为开始信号，以 NSS线被拉高作为结束信号。
(2) SCK(SerialClock)：时钟信号线，用于通讯数据同步。它由通讯主机产生，决定了通讯的速率，不同的设备支持的最高时钟频率不一样，如STM32的SPI时钟频率最大为fpclk/2，两个设备之间通讯时，通讯速率受限于低速设备。
(3) MOSI(MasterOutput，SlaveInput)：主设备输出/从设备输入引脚。主机的数据从这条信号线输出，从机由这条信号线读入主机发送的数据，即这条线上数据的方向为主机到从机。
(4) MISO(MasterInput,，SlaveOutput)：主设备输入/从设备输出引脚。主机从这条信线读入数据，从机的数据由这条信号线输出到主机，即在这条线上数据的方向为从机到主机。
3、协议层
与I2C的类似，SPI协议定义了通讯的起始和停止信号、数据有效性、时钟同步等环节。

这是一个主机的通讯时序。NSS、SCK、MOSI 信号都由主机控制产生，而 MISO 的信号由从机产生，主机通过该信号线读取从机的数据。MOSI与MISO的信号只在NSS为低电平的时候才有效，在SCK的每个时钟周期MOSI和MISO传输一位数据。
4、STM32的SPI特性及架构
STM32的SPI外设可用作通讯的主机及从机，支持最高的SCK时钟频率为fpclk/2(STM32F103型号的芯片默认f:sub:pclk1为72MHz，fpclk2 为36MHz)，完全支持SPI协议的4种模式，数据帧长度可设置为8位或16位，可设置数据MSB先行或LSB先行。它还支持双线全双工(前面小节说明的都是这种模式)、双线单向以及单线模式。其中双线单向模式可以同时使用MOSI及MISO数据线向一个方向传输数据，可以加快一倍的传输速度。而单线模式则可以减少硬件接线，当然这样速率会受到影响。

（一）、用OLED屏显示自己的学号和姓名

注：将文字进行了“左旋90度”、“垂直翻转”，这样在 OLED 屏上显示的文字才是正向的，这是因为 OLED 竖屏显示的原因。

2.演示程序
需要下载 0.96 寸 OLED 显示屏厂家给出的 Demo 程序。

程序下载链接：
http://www.lcdwiki.com/res/Program/OLED/0.96inch/SPI_SSD1306_MSP096X_V1.0/0.96inch_SPI_OLED_Module_SSD1306_MSP096X_V1.0.zip

3.修改代码
下载资料包之后打开其中的“0.96inch_SPI_OLED_Module_SSD1306_MSP096X_V1.0\1-Demo\Demo_STM32\0.96inch_OLED_Demo_STM32F103RCT6_Software_4-wire_SPI”。

注意：我用的开发板是 STM32F103C8T6 芯片，所以这里我用的是这个文件里的代码，如果不一样，请选择与自己平台相同的实例文件。

//主界面显示测试
void TEST_MainPage(void)
{	
	//GUI_ShowString(28,0,"OLED TEST",16,1);
	//GUI_ShowString(12,16,"0.96\" SSD1306",16,1);
	//GUI_ShowString(40,32,"64X128",16,1);
	//GUI_ShowString(4,48,"www.lcdwiki.com",16,1);
	GUI_ShowCHinese(45,18,16,"刘慢慢",1);
	GUI_ShowString(18,40,"63190703xxxx",16,1);
	delay_ms(1500);		
	delay_ms(1500);
}

函数说明：
① GUI_ShowString() 函数各参数分别对应： X 坐标、Y 坐标、字符串（ASCLL码中的）、bit（表示字符显示格式，这里我用的 16 ，和汉字一样高）、显示样式（1：白字黑底；0：黑字白底）。
② GUI_ShowChinese()
函数各参数分别对应： X 坐标、Y 坐标、汉字点阵大小（这里使用的是 16×16 的，参数应该是16）、要显示的汉字、显示样式（1：白字黑底；0：黑字白底）。

https://blog.csdn.net/lengyuefeng212/article/details/104178386

5 .STM32F103 开发板与 OLED 模块连接

6 .运行结果如下：

（二）、用OLED屏显示AHT20的温度和湿度

https://blog.csdn.net/ssj925319/article/details/111588662?spm=1001.2014.3001.5506

void Show_OLED(void)
{
	GUI_ShowCHinese(28,10,16,"当前温湿度",1);
    GUI_ShowCHinese(20,32,16,"温度：",1);
	GUI_ShowString(60,32,strTemp1,16,1);
	GUI_ShowString(68,32,strTemp2,16,1);
	GUI_ShowString(76,32,".",16,1);
	GUI_ShowString(84,32,strTemp3,16,1);
	GUI_ShowCHinese(92,32,16,"℃",1);
    GUI_ShowCHinese(20,48,16,"湿度：",1);
	GUI_ShowString(60,48,strHumi1,16,1);
	GUI_ShowString(68,48,strHumi2,16,1);
	GUI_ShowString(76,48,".",16,1);
	GUI_ShowString(84,48,strHumi3,16,1);
	GUI_ShowCHinese(92,48,16,"％",1);
}

2）修改主函数
将 main.c 代码中不用的函数注释掉，再修改代码，之后的结果如下：

#include "bsp_i2c.h"  //注意添加头文件
int main(void)
{	
	delay_init();	    	       //延时函数初始化	  
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);	 //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
	IIC_Init();                //初始化IIC
	OLED_Clear(0);             //清屏（全黑）
	while(1) 
	{
		read_AHT20_once();         //读取温度并显示
		OLED_Clear(0);             //清屏（全黑）		
		delay_ms(1500);
	}

要注意添加头文件，调用温湿度读取并显示函数。
3 .编译调试后生成hex文件，然后烧录进STM32，具体烧录过程请参考：

https://blog.csdn.net/lengyuefeng212/article/details/104178386

4 .STM32F103 开发板与 OLED 模块连接

5 .运行结果如下：

用手握住传感器即可看到其温度得到了明显升高，环境湿度改变后同样湿度也有了变化。

（三）、用OLED屏滑动显示长字符

//从左到右滑动（ OLED 屏的滚屏命令）
	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

3 .编译调试后生成hex文件，然后烧录进STM32，具体烧录过程请参考：

https://blog.csdn.net/lengyuefeng212/article/details/104178386

4 .STM32F103 开发板与 OLED 模块连接

5 .运行结果如下：

基于STM32F103将采集的温度-湿度值通过串口输出，用OLED屏显示自己的学号和姓名以及显示AHT20的温度和湿度，滑动显示长字符

一、实验内容及实验器材

（一）、实验内容

（二）、实验器材

二、基于STM32F103将采集的温度-湿度值通过串口输出

（一）、I2C总线通信协议

（二）、串口输出采集的温度-湿度值

三、用OLED屏显示自己的学号和姓名以及显示AHT20的温度和湿度，滑动显示长字符

SPI协议

（一）、用OLED屏显示自己的学号和姓名

（二）、用OLED屏显示AHT20的温度和湿度

（三）、用OLED屏滑动显示长字符

四、总结

五、参考文献

一、实验内容及实验器材

（一）、实验内容

（二）、实验器材

二、基于STM32F103将采集的温度-湿度值通过串口输出

（一）、I2C总线通信协议

（二）、串口输出采集的温度-湿度值

三、用OLED屏显示自己的学号和姓名以及显示AHT20的温度和湿度，滑动显示长字符

SPI协议

（一）、用OLED屏显示自己的学号和姓名

（二）、用OLED屏显示AHT20的温度和湿度

（三）、用OLED屏滑动显示长字符

四、总结

五、参考文献

毕业设计——基于STM32的家庭健康监测系统-G

基于8051单片机实现电子时钟+数字秒表设计

迷信的兔子

暂无评论

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DIY

极客&创客

一、实验内容及实验器材

（一）、实验内容

（二）、实验器材

二、基于STM32F103将采集的温度-湿度值通过串口输出

（一）、I2C总线通信协议

（二）、串口输出采集的温度-湿度值

三、用OLED屏显示自己的学号和姓名以及显示AHT20的温度和湿度，滑动显示长字符

SPI协议

（一）、用OLED屏显示自己的学号和姓名

（二）、用OLED屏显示AHT20的温度和湿度

（三）、用OLED屏滑动显示长字符

四、总结

五、参考文献

一、实验内容及实验器材

（一）、实验内容

（二）、实验器材

二、基于STM32F103将采集的温度-湿度值通过串口输出

（一）、I2C总线通信协议

（二）、串口输出采集的温度-湿度值

三、用OLED屏显示自己的学号和姓名以及显示AHT20的温度和湿度，滑动显示长字符

SPI协议

（一）、用OLED屏显示自己的学号和姓名

（二）、用OLED屏显示AHT20的温度和湿度

（三）、用OLED屏滑动显示长字符

四、总结

五、参考文献

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基于8051单片机实现电子时钟+数字秒表设计

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