温湿传感器（学习笔记下）

接着我们温湿传感器上半部分的学习，现在我们学习接下来的部分，编写GXHTC3驱动程序，也就是给gxhtc3.c文件添加代码，我们要判断gxhtc3芯片是否存在和正常，就要先读取gxhtc3的ID号,根据gxhtc3的数据手册，读取命令为0xEFC8，发送命令后，可以读出16位的ID号和1个CRC字节。CRC字节用来校验判断读取的数据是否正确。

首先，我们需要先写一个校验代码，如下代码所示，


#define POLYNOMIAL  0x31 // P(x) = x^8 + x^5 + x^4 + 1 = 00110001，POLYNOMIAL是多项式因子

//CRC校验
uint8_t gxhtc3_calc_crc(uint8_t *crcdata, uint8_t len) //两个参数分别是需要校验的数据和数据长度
{
    uint8_t crc = 0xFF; 
  
    for(uint8_t i = 0; i < len; i++)
    {
        crc ^= (crcdata[i]); //crc初始值是0xFF,crcdata与crc按位与或运算后，把计算后的值赋值给crc，crcdata中位是0的位置会变成1，位是1的位置会变成0,这条语句的作用就是把crcdata的值，1变成0，0变成1，然后赋值给crc
        for(uint8_t j = 8; j > 0; --j) //这里的for循环按位计算，如果位是0，直接左移1位，如果位是1，左移1位后再与多项式按位与或运算
        {
            if(crc & 0x80) crc = (crc << 1) ^ POLYNOMIAL;
            else           crc = (crc << 1);
        }
    }
    return crc; //返回值是计算好的CRC字节(需要和读出的CRC字节做对比,一致的话正确)
}

接下来，我们需要写一个读取ID的代码，


// 读取ID
esp_err_t gxhtc3_read_id(void) //该函数返回一个 esp_err_t 类型的错误码，表示操作是否成功
{
    esp_err_t ret; // 用于存储函数执行过程中返回的错误码
    uint8_t data[3]; //用于存储从传感器读取的3字节数据（包括ID和CRC校验值）

    i2c_cmd_handle_t cmd = i2c_cmd_link_create(); //创建一个新的I2C命令链
    i2c_master_start(cmd); //发送I2C起始信号
    i2c_master_write_byte(cmd, 0x70 << 1 | I2C_MASTER_WRITE, true); //写入I2C设备的地址（0x70），并设置为写模式
    i2c_master_write_byte(cmd, 0xEF, true); //写入命令字节0xEF，用于选择传感器的ID读取命令
    i2c_master_write_byte(cmd, 0xC8, true); //写入命令字节0xC8，可能是用于配置或确认读取操作
    i2c_master_stop(cmd); //发送I2C停止信号

    ret = i2c_master_cmd_begin(I2C_MASTER_NUM, cmd, 1000 / portTICK_PERIOD_MS); //执行I2C命令链，超时时间为1000毫秒
    if (ret != ESP_OK) { //如果执行失败（ret != ESP_OK），则跳转到 end 标签，释放资源并返回错误码
        goto end;
    }
    cmd = i2c_cmd_link_create(); //重新创建一个新的I2C命令链
    i2c_master_start(cmd); //发送I2C起始信号
    i2c_master_write_byte(cmd, 0x70 << 1 | I2C_MASTER_READ, true); //写入I2C设备的地址（0x70），并设置为读模式
    i2c_master_read(cmd, data, 3, I2C_MASTER_LAST_NACK); //读取3字节数据到 data 数组中，最后一个字节读取后发送NACK信号
    i2c_master_stop(cmd); //发送I2C停止信号

    ret = i2c_master_cmd_begin(I2C_MASTER_NUM, cmd, 1000 / portTICK_PERIOD_MS); //执行I2C命令链，超时时间为1000毫秒

    if(data[2]!=gxhtc3_calc_crc(data,2)){   //计算前两个字节的CRC校验值  
        ret = ESP_FAIL; //如果计算的CRC值与读取的CRC值不匹配（data[2]），则将 ret 设置为 ESP_FAIL，表示校验失败
    }
end:
    i2c_cmd_link_delete(cmd); //释放I2C命令链资源

    return ret; //表示函数执行的结
}

因为函数中用到了i2c的函数，所以给这个文件也添加一个i2c.h头文件。上面的函数中用到了I2C_MASTER_NUM这个宏定义，这个宏定义是在myi2c.h文件中定义的，所以也需要添加myi2c.h头文件

#include "myi2c.h"
#include "driver/i2c.h"

接下来给gxhtc3.h文件中添加读取ID函数的声明

extern esp_err_t gxhtc3_read_id(void);

这里用到了esp_err_t类型，所以也需要调用一下对应的头文件

#include "esp_err.h"

然后我们在main.c文件中调用这个函看能正确读取ID号

void app_main(void)
{
    ESP_ERROR_CHECK(i2c_master_init()); //调用 i2c_master_init() 函数初始化I2C总线，并使用 ESP_ERROR_CHECK 宏检查初始化是否成功。如果初始化失败，程序将停止并打印错误信息
    ESP_LOGI(TAG, "I2C initialized successfully"); //如果I2C初始化成功，使用 ESP_LOGI 宏打印一条信息，表示I2C总线已成功初始化

    esp_err_t ret = gxhtc3_read_id(); //调用 gxhtc3_read_id() 函数读取GXHTC3传感器的ID，并将返回值存储在 ret 变量中
    while(ret != ESP_OK) // 如果读取ID失败（ret != ESP_OK），则进入循环
    {
         ret = gxhtc3_read_id(); //再次尝试读取GXHTC3传感器的ID
         ESP_LOGI(TAG,"GXHTC3 READ ID"); //打印一条信息，表示正在尝试读取GXHTC3传感器的ID
         vTaskDelay(1000 / portTICK_PERIOD_MS); //延迟1000毫秒（1秒），然后再次尝试读取ID
    }
    ESP_LOGI(TAG,"GXHTC3 OK"); //如果成功读取GXHTC3传感器的ID（ret == ESP_OK），打印一条信息，表示读取成功
}

这里使用了vTaskDelay函数，需要在main.c文件中添加freeRTOS相关头文件

#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/task.h"

以上完成之后，我们就可以试着编译一下了。

还没有完，接着，我们继续学习编写读取温湿度数据程序，根据学习，我们再给gxhtc3.c文件中添加读取温湿度的相关函数。根据gxhtc3的数据手册上介绍，每一次读取数据，都需要经过四组命令，按照执行顺序，分别是唤醒、测量、读出、休眠，我们分别写这四个命令的函数，首先，我们要写一下唤醒的代码，以下是我写的

//唤醒
esp_err_t gxhtc3_wake_up(void) //该函数返回一个 esp_err_t 类型的错误码，表示操作是否成功
{
    int ret; //用于存储函数执行过程中返回的错误码

    i2c_cmd_handle_t cmd = i2c_cmd_link_create(); //创建一个新的I2C命令链
    i2c_master_start(cmd); //发送I2C起始信号
    i2c_master_write_byte(cmd, 0x70 << 1 | I2C_MASTER_WRITE, true); //写入I2C设备的地址（0x70），并设置为写模式 
    i2c_master_write_byte(cmd, 0x35, true); //写入命令字节0x35，用于唤醒传感器
    i2c_master_write_byte(cmd, 0x17, true); //写入命令字节0x17，可能是用于配置或确认唤醒操作
    i2c_master_stop(cmd); //发送I2C停止信号

    ret = i2c_master_cmd_begin(I2C_MASTER_NUM, cmd, 1000 / portTICK_PERIOD_MS); //执行I2C命令链，超时时间为1000毫秒,执行结果存储在 ret 变量中

    i2c_cmd_link_delete(cmd); //释放I2C命令链资源
    return ret; //表示函数执行的结果
}

接着，我们在写一下测量部分的函数

// 测量
esp_err_t gxhtc3_measure(void) //该函数返回一个 esp_err_t 类型的错误码，表示操作是否成功
{
    int ret; //用于存储函数执行过程中返回的错误码

    i2c_cmd_handle_t cmd = i2c_cmd_link_create(); //创建一个新的I2C命令链
    i2c_master_start(cmd); //发送I2C起始信号
    i2c_master_write_byte(cmd, 0x70 << 1 | I2C_MASTER_WRITE, true); //写入I2C设备的地址（0x70），并设置为写模式
    i2c_master_write_byte(cmd, 0x7c, true); //写入命令字节0x7c，用于触发传感器进行测量
    i2c_master_write_byte(cmd, 0xa2, true); //写入命令字节0xa2，可能是用于配置或确认测量操作
    i2c_master_stop(cmd); // 发送I2C停止信号

    ret = i2c_master_cmd_begin(I2C_MASTER_NUM, cmd, 1000 / portTICK_PERIOD_MS); //执行I2C命令链，超时时间为1000毫秒

    i2c_cmd_link_delete(cmd); // 释放I2C命令链资源
    return ret; //表示函数执行的结果
}

接着，我们写一下读取温湿数据部分的代码

// 读出温湿度数据
esp_err_t gxhtc3_read_tah(void) //该函数返回一个 esp_err_t 类型的错误码，表示操作是否成功
{
    int ret; //用于存储函数执行过程中返回的错误码

    i2c_cmd_handle_t cmd = i2c_cmd_link_create(); //创建一个新的I2C命令链
    i2c_master_start(cmd); //发送I2C起始信号
    i2c_master_write_byte(cmd, 0x70 << 1 | I2C_MASTER_READ, true); //写入I2C设备的地址（0x70），并设置为读模式
    i2c_master_read(cmd, tah_data, 6, I2C_MASTER_LAST_NACK); //从传感器读取6字节数据到 tah_data 数组中，最后一个字节读取后发送NACK信号
    i2c_master_stop(cmd); //发送I2C停止信号

    ret = i2c_master_cmd_begin(I2C_MASTER_NUM, cmd, 1000 / portTICK_PERIOD_MS); //执行I2C命令链，超时时间为1000毫秒

    i2c_cmd_link_delete(cmd); //释放I2C命令链资源
    return ret; //表示函数执行的结果
}

以上是读出温湿度数据的函数。读到的数据字节放到tah_data这个数组里面，需要在gxhtc3.c文件的include下面定义tah_data数组。读出函数需要跟在测量函数后使用，一次读取6个字节，分别是2个温度数据+1个温度CRC字节+2个湿度数据+1个湿度CRC字节

接着，我们写休眠部分的函数

// 休眠
esp_err_t gxhtc3_sleep(void) //该函数返回一个 esp_err_t 类型的错误码，表示操作是否成功
{
    int ret; //用于存储函数执行过程中返回的错误码

    i2c_cmd_handle_t cmd = i2c_cmd_link_create(); //创建一个新的I2C命令链
    i2c_master_start(cmd); //发送I2C起始信号
    i2c_master_write_byte(cmd, 0x70 << 1 | I2C_MASTER_WRITE, true); //写入I2C设备的地址（0x70），并设置为写模式
    i2c_master_write_byte(cmd, 0xB0, true); //写入命令字节0xB0，用于使传感器进入休眠模式
    i2c_master_write_byte(cmd, 0x98, true); //写入命令字节0x98，可能是用于配置或确认休眠操作
    i2c_master_stop(cmd); //发送I2C停止信号

    ret = i2c_master_cmd_begin(I2C_MASTER_NUM, cmd, 1000 / portTICK_PERIOD_MS); //执行I2C命令链，超时时间为1000毫秒

    i2c_cmd_link_delete(cmd); //执行结果存储在 ret 变量中
    return ret; //表示函数执行的结果
}

接下来，我们再写一个函数，把上面的4个命令函数使用上，获取温湿度

uint16_t rawValueTemp, rawValueHumi; //rawValueTemp: 用于存储从传感器读取的原始温度数据。

 // rawValueHumi: 用于存储从传感器读取的原始湿度数据
float temp=0, humi=0; 
uint8_t temp_int, humi_int;

// 获取并计算温湿度数据
esp_err_t gxhtc3_get_tah(void) //该函数返回一个 esp_err_t 类型的错误码，表示操作是否成功
{
    int ret; //用于存储函数执行过程中返回的错误码

    gxhtc3_wake_up(); //调用 gxhtc3_wake_up() 函数唤醒传感器，使其进入工作状态
    gxhtc3_measure(); //调用 gxhtc3_measure() 函数触发传感器进行温湿度测量
    vTaskDelay(20 / portTICK_PERIOD_MS); //延迟20毫秒，等待传感器完成测量
    gxhtc3_read_tah(); //调用 gxhtc3_read_tah() 函数从传感器读取温湿度数据，并存储在 tah_data 数组中
    gxhtc3_sleep(); //调用 gxhtc3_sleep() 函数使传感器进入休眠模式，以节省功耗

    if((tah_data[2]!=gxhtc3_calc_crc(tah_data,2)|| //gxhtc3_calc_crc(tah_data, 2): 计算前两个字节的CRC校验值
(tah_data[5]!=gxhtc3_calc_crc(&tah_data[3],2)))){      //gxhtc3_calc_crc(&tah_data[3], 2): 计算后两个字节的CRC校验值
        temp = 0; //如果CRC校验失败，将温度和湿度值设为0，并将 ret 设置为 ESP_FAIL
        humi = 0;
        temp_int = 0;
        humi_int = 0;
        ret = ESP_FAIL;
    }
    else{
        rawValueTemp = (tah_data[0]<<8) | tah_data[1]; // 将前两个字节合并为一个16位整数，表示原始温度数据
        rawValueHumi = (tah_data[3]<<8) | tah_data[4]; //将后两个字节合并为一个16位整数，表示原始湿度数据
        temp = (175.0 * (float)rawValueTemp) / 65535.0 - 45.0; //将原始温度数据转换为实际温度值（单位：摄氏度）
        humi = (100.0 * (float)rawValueHumi) / 65535.0; //将原始湿度数据转换为实际湿度值（单位：百分比）
        temp_int = round(temp); //将温度值四舍五入为整数
        humi_int = round(humi);
        ret = ESP_OK;
    }
    return ret;
}

转换整形数据的时候，用到了round函数，需要添加math.h头文件

#include <math.h>

然后我们在gxhtc3.h文件中，添加gxhtc3_get_tah函数声明，因为接下来要在main.c文件中调用

extern esp_err_t gxhtc3_get_tah(void);

因为用到了esp_err_t类型，所以还需要添加esp_err.h头文件

#include "esp_err.h"

现在打开main.c文件，在app_main函数中的while循环读取ID的下面，创建一个gxhtc3_task任务

xTaskCreate(gxhtc3_task, "gxhtc3_task", 4096, NULL, 6, NULL);

然后编写这个任务函数

static void gxhtc3_task(void *args) //该函数接受一个 void * 类型的参数 args，通常用于传递任务参数
{
    esp_err_t ret; //用于存储 gxhtc3_get_tah() 函数返回的错误码

    while(1)
    {
        ret = gxhtc3_get_tah(); //调用 gxhtc3_get_tah() 函数获取温湿度数据，并将返回值存储在 ret 变量中
        if (ret!=ESP_OK) {
            ESP_LOGE(TAG,"GXHTC3 READ TAH ERROR."); //如果 gxhtc3_get_tah() 返回的错误码不是 ESP_OK，则使用 ESP_LOGE 宏打印错误信息，表示读取温湿度数据失败
        }
        else{
            ESP_LOGI(TAG, "TEMP:%.1f HUMI:%.1f", temp, humi); //如果 gxhtc3_get_tah() 返回成功（ESP_OK），则使用 ESP_LOGI 宏打印温湿度数据
            ESP_LOGI(TAG, "TEMP:%d HUMI:%d", temp_int, humi_int); //打印整数格式的温度和湿度值
        }
        vTaskDelay(1000 / portTICK_PERIOD_MS); //调用 vTaskDelay 函数延迟1000毫秒（1秒），然后再次执行循环
    }
}

这其中用到了temp humi temp_int humi_int这几个变量，所以我们需要在函数前面声明一下来自外部文件

extern float temp,humi;
extern uint8_t temp_int,humi_int;

接下来，我们在主函数中调用这个任务函数

void app_main(void)
{
    ESP_ERROR_CHECK(i2c_master_init()); //调用 i2c_master_init() 函数初始化I2C总线，并使用 ESP_ERROR_CHECK 宏检查初始化是否成功。如果初始化失败，程序将停止并打印错误信息
    ESP_LOGI(TAG, "I2C initialized successfully"); //如果I2C初始化成功，使用 ESP_LOGI 宏打印一条信息，表示I2C总线已成功初始化

    esp_err_t ret = gxhtc3_read_id(); //调用 gxhtc3_read_id() 函数读取GXHTC3传感器的ID，并将返回值存储在 ret 变量中
    while(ret != ESP_OK) //如果读取ID失败（ret != ESP_OK），则进入循环
    {
         ret = gxhtc3_read_id(); //再次尝试读取GXHTC3传感器的ID
         ESP_LOGI(TAG,"GXHTC3 READ ID"); //打印一条信息，表示正在尝试读取GXHTC3传感器的ID
         vTaskDelay(1000 / portTICK_PERIOD_MS); //延迟1000毫秒（1秒），然后再次尝试读取ID
    }
    ESP_LOGI(TAG,"GXHTC3 OK"); // 如果成功读取GXHTC3传感器的ID（ret == ESP_OK），打印一条信息，表示读取成功

    xTaskCreate(gxhtc3_task, "gxhtc3_task", 4096, NULL, 6, NULL); // 创建并启动一个任务，用于持续读取GXHTC3传感器的温湿度数据
}

最后，我们就可以进行编译了。