【STM32外设系列】JW01三合一空气质量检测模块

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文章目录

一、JW01模块简介
二、数据格式介绍
三、程序设计
- 3.1 串口初始化
- 3.2 串口接收中断服务函数
- 3.3 数据解析函数
四、其他

一、JW01模块简介

首先我们看一下JW01的样子

JW01
值得注意的是，本文介绍的是三合一空气质量检测模块，能够检测空气中有机气态物质的浓度，同时也能检测甲醛和二氧化碳的浓度，该模块通过串口输出气体浓度信息，使用起来还是比较简单的。

下面简单看一下它的四个引脚分别是什么功能

引脚	功能
+5	电源正极
GND	电源负极
A	RXD
B	TXD

需要注意的是，使用该模块时必须先等待模块预热大概60s之后才能输出正确的气体浓度信息。

二、数据格式介绍

该模块会通过串口输出TVOC、CH2O和CO2的浓度，有自己的数据格式。该模块一次会输出9个字节的数据，9个字节分别是如下含义

字节	含义
Byte0	模块地址
Byte1	模块地址
Byte2	TVOC高
Byte3	TVOC低
Byte4	CH2O高
Byte5	CH2O低
Byte6	CO2高
Byte7	CO2低
Byte8	校验和

校验和Byte8 = (u8)(前面所有字节的和)，一定注意要有一个强制类型转换。其次还需要注意的是，该模块的波特率为9600。

这里的两个模块地址固定为0x2C和0xE4，计算浓度的方法为气体浓度 = ((高位) * 256 + 低位) * 0.001 $mg/m^3$ 。

三、程序设计

3.1 串口初始化

下面给出一个串口初始化程序，对于串口相关内容的详细介绍可到STM32速成笔记专栏查看

/*
 *==============================================================================
 *函数名称：uart_init
 *函数功能：初始化USART1
 *输入参数：bound：波特率
 *返回值：无
 *备  注：可以修改成输入初始化哪个USART
 *==============================================================================
*/
void uart_init(u32 bound)
{
	// 相关结构体定义
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

	// 使能USART1，GPIOA时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd (RCC_APB2Periph_USART1 | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	

	// USART1_TX   GPIOA.9
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;   // PA.9
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;   // 复用推挽输出
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);   // 初始化GPIOA.9

	// USART1_RX	  GPIOA.10初始化
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;   // PA10
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;   // 浮空输入
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);   // 初始化GPIOA.10  

	// Usart1 NVIC 配置
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=3 ;   // 抢占优先级3
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;   // 子优先级3
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;   // IRQ通道使能
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);   // 根据指定的参数初始化VIC寄存器

	// USART 初始化设置
	USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;   // 串口波特率
	USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;   // 字长为8位数据格式
	USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;   // 一个停止位
	USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;   // 无奇偶校验位
	// 无硬件数据流控制
	USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
	USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;   // 收发模式
	USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);   // 初始化串口1
  
  USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);   // 开启串口接收中断
	USART_ITConfig(USART1, USART_IT_IDLE, ENABLE);   // 使能空闲中断
	
  USART_Cmd(USART1, ENABLE);   // 使能串口1 
}

3.2 串口接收中断服务函数

/*
 *==============================================================================
 *函数名称：USART1_IRQHandler
 *函数功能：USART1中断服务函数
 *输入参数：无
 *返回值：无
 *备  注：无
 *==============================================================================
*/
u32 gReceCount = 0;   // 接收计数变量
u32 gClearCount = 0;   // 清空接收数组计数变量
u8 gReceFifo[1500];   // 接收数组
u8 gReceEndFlag = 0;   // 接收完成标志位 

void USART1_IRQHandler(void)  
{
	if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET)   //接收到一个字节  
	{
		gReceFifo[gReceCount++] = USART_ReceiveData(USART1);
	}
	else if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_IDLE) != RESET)   //接收到一帧数据
	{
		USART1->SR;   // 先读SR
		USART1->DR;   // 再读DR
		
		gReceEndFlag = 1;   // 接收完成标志置1 
	} 
}

3.3 数据解析函数

数据接收函数设计如下

/*
 *==============================================================================
 *函数名称：Uart_Rece_Pares
 *函数功能：解析串口接收内容
 *输入参数：无
 *返回值：无
 *备  注：无
 *==============================================================================
*/
void Uart_Rece_Pares(void)   // 串口接收内容解析函数
{
	float tvoc = 0;   // TVOC浓度
	float ch2o = 0;   // CH2O浓度
	u16 co2 = 0;   // CO2浓度
	
	if (gReceEndFlag  == 1)   // 如果接收完成
	{
		// 解析接收内容
		// 需要注意的是必须加一个强制类型转换
		if ((u8)(gReceFifo[0] + gReceFifo[1] + gReceFifo[2] + gReceFifo[3] + gReceFifo[4] + gReceFifo[5]
				+ gReceFifo[6] + gReceFifo[7]) == gReceFifo[8])
		{
			printf ("Data Right!\r\n");
			
			// 数据解析
			// TV0C浓度（单位是毫克每立方米）
			tvoc = (float)((gReceFifo[2] * 256) + gReceFifo[3]) * 0.001;
			// CH2O浓度（单位是毫克每立方米）
			ch2o = (float)(gReceFifo[4] * 256 + gReceFifo[5]) * 0.001;
			// CO2浓度（单位是PPM）
			co2 = (u16)(gReceFifo[6] * 256 + gReceFifo[7]);
			
			// 输出计算结果
			printf ("\r\n");
			printf ("TVOC density: %.3f mg/m^3\r\n",tvoc);
			printf ("CH2O density: %.3f mg/m^3\r\n",ch2o);
			printf ("CO2 density: %d PPM\r\n",co2);
		}
		else
		{
			printf ("Data Error!\r\n");
		}
		
		// 清空接收数组
		for (gClearCount = 0;gClearCount < gReceCount;gClearCount ++)
		{
			gReceFifo[gClearCount] = ' ';
		}
			
		gReceEndFlag = 0;   // 清除接收完成标志位
		gReceCount = 0;   // 清零接收计数变量
	}
}

四、其他

有的同学买到的JW01模块可能长得一样，但是只能检测一种气体浓度，此时我们需要将数据解析函数替换成下面的函数，实际就是在一条数据中少了其他两种气体的浓度信息，其他都一样。

/*
 *==============================================================================
 *函数名称：Uart_Rece_Pares
 *函数功能：解析串口接收内容
 *输入参数：无
 *返回值：无
 *备  注：无
 *==============================================================================
*/
void Uart_Rece_Pares(void)   // 串口接收内容解析函数
{
	float tvoc = 0;   // TVOC浓度
	float ch2o = 0;   // CH2O浓度
	u16 co2 = 0;   // CO2浓度
	
	if (gReceEndFlag  == 1)   // 如果接收完成
	{
		// 解析接收内容
		// 需要注意的是必须加一个强制类型转换
		if ((u8)(gReceFifo[0] + gReceFifo[1] + gReceFifo[2] + gReceFifo[3] + gReceFifo[4]) == gReceFifo[5])
		{
//			printf ("\r\n");
			printf ("Data Right!\r\n");
			
			// 数据解析
			// TV0C浓度（单位是毫克每立方米）
			tvoc = (float)((gReceFifo[1] * 256) + gReceFifo[2]) * 0.01;
			
			// 输出计算结果
			printf ("\r\n");
			printf ("TVOC density: %.3f mg/m^3\r\n",tvoc);
		}
		else
		{
//			printf ("\r\n");
			printf ("Data Error!\r\n");
		}
		
		// 清空接收数组
		for (gClearCount = 0;gClearCount < gReceCount;gClearCount ++)
		{
			gReceFifo[gClearCount] = ' ';
		}
			
		gReceEndFlag = 0;   // 清除接收完成标志位
		gReceCount = 0;   // 清零接收计数变量
	}
}