树莓派开发笔记(八):GPIO口的I2C使用(BME280三合一传感器:温度、湿度、气压测量)

简介: 树莓派开发笔记(八):GPIO口的I2C使用(BME280三合一传感器:温度、湿度、气压测量)

若该文为原创文章,未经允许不得转载

原博主博客地址:https://blog.csdn.net/qq21497936

原博主博客导航:https://blog.csdn.net/qq21497936/article/details/102478062

本文章博客地址:https://blog.csdn.net/qq21497936/article/details/79775665

各位读者,知识无穷而人力有穷,要么改需求,要么找专业人士,要么自己研究

红胖子(红模仿)的博文大全:开发技术集合(包含Qt实用技术、树莓派、三维、OpenCV、OpenGL、ffmpeg、OSG、单片机、软硬结合等等)持续更新中...(点击传送门)

树莓派开发专栏(点击传送门)

上一篇:《树莓派开发笔记(七):GPIO口的SPI使用(BME280三合一传感器:测量温度、湿度、气压、海拔高度)

下一篇:《树莓派开发笔记(九):CSI口的摄像头拍照(同样适用USB摄像头)

 

前话

前面介绍了SPI的使用,本章节我们开发GPIO口的I2C使用,同样适用BME280三合一传感器,采集气压、温度、适度,计算海拔高度。

 

Demo:GPIO口的I2C通讯

I2C总线是由Philips公司开发的一种简单、双向二线制同步串行总线。它只需要两根线即可在连接于总线上的器件之间传送信息。

主器件用于启动总线传送数据,并产生时钟以开放传送的器件,此时任何被寻址的器件均被认为是从器件.在总线上主和从、发和收的关系不是恒定的,而取决于此时数据传送方向:

  • 如果主机要发送数据给从器件,则主机首先寻址从器件,然后主动发送数据至从器件,最后由主机终止数据传送;
  • 如果主机要接收从器件的数据,则主机器件寻址从器件.然后主机接收从器件发送的数据,最后由主机终止接收过程。在这种情况下,主机主要是负责产生定时时钟和终止数据传送。

BME280

BME280是一款集成温度、湿度、气压,三位一体的环境传感器。具有高精度,多功能,小尺寸等特点,如下图:

BME280模块,设备地址默认为0x77。下面是读取数据的指令,数据的读出是从0xf70xfc读做(温度和压力)或从0xf70xfe(温度、压力、湿度等)数据以无符号形式读出。

制指令集,如下图:

读取数据指令集,分为压力,温度,适度,如下图:

开启I2C接口

sudo raspi-config

按照下图步骤选取

然后重启。

查看系统是否启动i2c,如下图:

电路原理图

检测I2C设备是否在线

   我们按照图纸连接好后,使用三方查看设备是否在线来判断设备是否正常连接。

sudo apt-get install i2c-tools
sudo i2cdetect -y 1

注意:笔者对传感器不连接电源进行测试,只连接通讯的I2C线和GND(断开VCC,使用该指令也检测不到,但是程序用wiring库却可以读到,具体原因可能是供电不足(不接VCC也供电但低于3.3V)和指令检测方式的我呢提,笔者没有细究。总之,为保持硬件稳定,需要让指令检测到才算可靠。

关键代码

初始化代码

MainWindow::MainWindow(QWidget *parent) :
    QMainWindow(parent),
    ui(new Ui::MainWindow)
{
    ui->setupUi(this);
    _bme280.initPressureTemperatureMode();
    _bme280.initHumidity();
    startTimer(1000);
}

每隔1s读取数据

void MainWindow::timerEvent(QTimerEvent *event)
{
    ui->label_i2cP->setText(QString("%1 Pa").arg(_bme280.getPressure()));
    ui->label_i2cT->setText(QString("%1 ℃").arg(_bme280.getTemperatureC()));
    ui->label_i2cH->setText(QString("%1 %").arg(_bme280.getHumidity()));
    ui->label_i2cA->setText(QString("%1 m").arg(_bme280.getAltitudeMeters()));
}

模块代码

bme280.h

#ifndef BME280_H
#define BME280_H
#include <QObject>
#include "i2c.h"
//Register names:
#define BME280_DIG_T1_LSB_REG     0x88
#define BME280_DIG_T1_MSB_REG     0x89
#define BME280_DIG_T2_LSB_REG     0x8A
#define BME280_DIG_T2_MSB_REG     0x8B
#define BME280_DIG_T3_LSB_REG     0x8C
#define BME280_DIG_T3_MSB_REG     0x8D
#define BME280_DIG_P1_LSB_REG     0x8E
#define BME280_DIG_P1_MSB_REG     0x8F
#define BME280_DIG_P2_LSB_REG     0x90
#define BME280_DIG_P2_MSB_REG     0x91
#define BME280_DIG_P3_LSB_REG     0x92
#define BME280_DIG_P3_MSB_REG     0x93
#define BME280_DIG_P4_LSB_REG     0x94
#define BME280_DIG_P4_MSB_REG     0x95
#define BME280_DIG_P5_LSB_REG     0x96
#define BME280_DIG_P5_MSB_REG     0x97
#define BME280_DIG_P6_LSB_REG     0x98
#define BME280_DIG_P6_MSB_REG     0x99
#define BME280_DIG_P7_LSB_REG     0x9A
#define BME280_DIG_P7_MSB_REG     0x9B
#define BME280_DIG_P8_LSB_REG     0x9C
#define BME280_DIG_P8_MSB_REG     0x9D
#define BME280_DIG_P9_LSB_REG     0x9E
#define BME280_DIG_P9_MSB_REG     0x9F
#define BME280_DIG_H1_REG       0xA1
#define BME280_CHIP_ID_REG        0xD0 //Chip ID Online value is 0x60 all the time
#define BME280_RST_REG          0xE0 //Softreset Reg
#define BME280_DIG_H2_LSB_REG     0xE1
#define BME280_DIG_H2_MSB_REG     0xE2
#define BME280_DIG_H3_REG       0xE3
#define BME280_DIG_H4_MSB_REG     0xE4
#define BME280_DIG_H4_LSB_REG     0xE5
#define BME280_DIG_H5_MSB_REG     0xE6
#define BME280_DIG_H6_REG       0xE7
#define BME280_CTRL_HUMIDITY_REG    0xF2 //Ctrl Humidity Reg
#define BME280_STAT_REG         0xF3 //Status Reg
#define BME280_CTRL_MEAS_REG      0xF4 //Ctrl Measure Reg
#define BME280_CONFIG_REG       0xF5 //Configuration Reg
#define BME280_PRESSURE_MSB_REG     0xF7 //Pressure MSB
#define BME280_PRESSURE_LSB_REG     0xF8 //Pressure LSB
#define BME280_PRESSURE_XLSB_REG    0xF9 //Pressure XLSB
#define BME280_TEMPERATURE_MSB_REG    0xFA //Temperature MSB
#define BME280_TEMPERATURE_LSB_REG    0xFB //Temperature LSB
#define BME280_TEMPERATURE_XLSB_REG   0xFC //Temperature XLSB
#define BME280_HUMIDITY_MSB_REG     0xFD //Humidity MSB
#define BME280_HUMIDITY_LSB_REG     0xFE //Humidity LSB
class BME280 : public QObject
{
    Q_OBJECT
public:
    enum PRESSURE_OVERSAMPLING
    {
        PRESSURE_OVERSAMPLING_SKIPPED         = 0x00,
        PRESSURE_OVERSAMPLING_PLUS_ONE        = 0x01,
        PRESSURE_OVERSAMPLING_PLUS_TWO        = 0x02,
        PRESSURE_OVERSAMPLING_PLUS_FOUR       = 0x03,
        PRESSURE_OVERSAMPLING_PLUS_EIGHT      = 0x04,
        PRESSURE_OVERSAMPLING_PLUS_SIXTEEN    = 0x05
    };
    enum TEMPERATURE_OVERSAMPLING
    {
        TEMPERATURE_OVERSAMPLING_SKIPPED      = 0x00,
        TEMPERATURE_OVERSAMPLING_PLUS_ONE     = 0x01,
        TEMPERATURE_OVERSAMPLING_PLUS_TWO     = 0x02,
        TEMPERATURE_OVERSAMPLING_PLUS_FOUR    = 0x03,
        TEMPERATURE_OVERSAMPLING_PLUS_EIGHT   = 0x04,
        TEMPERATURE_OVERSAMPLING_PLUS_SIXTEEN = 0x05
    };
    enum MODE_OF_PRESSURE_TEMPERATUR
    {
        MODE_OF_PRESSURE_TEMPERATUR_SLEEP     = 0x00,
        MODE_OF_PRESSURE_TEMPERATUR_FORCED    = 0x01,
        MODE_OF_PRESSURE_TEMPERATUR_MORMAL    = 0x03
    };
    enum HUMIDITY_OVERSAMPLING
    {
        HUMIDITY_OVERSAMPLING_SKIPPED        = 0x00,
        HUMIDITY_OVERSAMPLING_PLUS_ONE       = 0x01,
        HUMIDITY_OVERSAMPLING_PLUS_TWO       = 0x02,
        HUMIDITY_OVERSAMPLING_PLUS_FOUR      = 0x03,
        HUMIDITY_OVERSAMPLING_PLUS_EIGHT     = 0x04,
        HUMIDITY_OVERSAMPLING_PLUS_SIXTEEN   = 0x05
    };
    struct Calibration
    {
        uint16_t dig_T1;
        int16_t dig_T2;
        int16_t dig_T3;
        uint16_t dig_P1;
        int16_t dig_P2;
        int16_t dig_P3;
        int16_t dig_P4;
        int16_t dig_P5;
        int16_t dig_P6;
        int16_t dig_P7;
        int16_t dig_P8;
        int16_t dig_P9;
        uint8_t dig_H1;
        int16_t dig_H2;
        uint8_t dig_H3;
        int16_t dig_H4;
        int16_t dig_H5;
        uint8_t dig_H6;
    };
public:
    explicit BME280(int devId = 0x77, QObject *parent = 0);
    bool isOnline();
    void initPressureTemperatureMode(
            PRESSURE_OVERSAMPLING p = PRESSURE_OVERSAMPLING_PLUS_ONE,
            TEMPERATURE_OVERSAMPLING t = TEMPERATURE_OVERSAMPLING_PLUS_ONE,
            MODE_OF_PRESSURE_TEMPERATUR m = MODE_OF_PRESSURE_TEMPERATUR_MORMAL);
    void initHumidity(HUMIDITY_OVERSAMPLING h = HUMIDITY_OVERSAMPLING_PLUS_ONE);
    void reset();
public slots:
    float getTemperatureC();
    float getTemperatureF();
    float getPressure();
    float getHumidity();
    float getAltitudeMeters();
    float getAltitudeFeet();
private:
    I2c _i2c;
    int _devId;
    Calibration _calibration;
    int32_t _tFine;
};
#endif // BME280_H

bme280.cpp

#include "bme280.h"
#include <QDebug>
BME280::BME280(int devId, QObject *parent)
    : QObject(parent),
      _devId(devId)
{
    _i2c.open(devId);
}
bool BME280::isOnline()
{
    // according to 0xD0 "id", value is 0x60
    return _i2c.readData(BME280_CHIP_ID_REG) == 0x60;
}
void BME280::initPressureTemperatureMode(BME280::PRESSURE_OVERSAMPLING p, BME280::TEMPERATURE_OVERSAMPLING t, BME280::MODE_OF_PRESSURE_TEMPERATUR m)
{
    uchar uc;
    _i2c.writeData(BME280_CTRL_MEAS_REG, uc);
    _i2c.readData(BME280_CTRL_MEAS_REG);
}
void BME280::initHumidity(BME280::HUMIDITY_OVERSAMPLING h)
{
    uchar uc;
    _i2c.writeData(BME280_CTRL_HUMIDITY_REG, uc);
}
void BME280::reset()
{
    _i2c.writeData(BME280_RST_REG, 0xB6);
}
float BME280::getTemperatureC()
{
    int32_t adc_T = ((uint32_t)_i2c.readData(BME280_TEMPERATURE_MSB_REG) << 12) | ((uint32_t)_i2c.readData(BME280_TEMPERATURE_LSB_REG) << 4) | ((_i2c.readData(BME280_TEMPERATURE_XLSB_REG) >> 4) & 0x0F);
    float output = (_tFine * 5 + 128) >> 8;
    output = output / 100;
    return output;
}
float BME280::getTemperatureF()
{
    float output = getTemperatureC();
    output = (output * 9) / 5 + 32;
    return output;
}
float BME280::getPressure()
{
   int32_t adc_P = ((uint32_t)_i2c.readData(BME280_PRESSURE_MSB_REG) << 12) | ((uint32_t)_i2c.readData(BME280_PRESSURE_LSB_REG) << 4) | ((_i2c.readData(BME280_PRESSURE_XLSB_REG) >> 4) & 0x0F);
    int64_t var1, var2, p_acc;
    p_acc = p_acc >> 8; // /256
    return (float)p_acc;
}
float BME280::getHumidity()
{
    int32_t adc_H = ((uint32_t)_i2c.readData(BME280_HUMIDITY_MSB_REG) << 8) | ((uint32_t)_i2c.readData(BME280_HUMIDITY_LSB_REG));
    int32_t var1;
    return (float)((var1>>12) >> 10);
}
float BME280::getAltitudeMeters()
{
    float heightOutput = 0;
    return heightOutput;
}
float BME280::getAltitudeFeet()
{
    float heightOutput = 0;
    heightOutput = getAltitudeMeters() * 3.28084;
    return heightOutput;
}

I2C模块代码

i2c.h

#ifndef I2C_H
#define I2C_H
#include <QObject>
#include <QByteArray>
class I2c : public QObject
{
    Q_OBJECT
public:
    explicit I2c(QObject *parent = 0);
signals:
public slots:
    bool open(uchar addr);
    void writeData(int reg, uchar data);
    uchar readData(int reg);
private:
    int _fd;
};
#endif // I2C_H

i2c.cpp

#include "i2c.h"
#include "wiringPi.h"
#include "wiringPiI2C.h"
#include <QDebug>
#include <QByteArray>
I2c::I2c(QObject *parent) : QObject(parent)
{
    wiringPiSetup();
    _fd = 0;
}
bool I2c::open(uchar addr)
{
_fd = wiringPiI2CSetup(addr);
}
void I2c::writeData(int reg, uchar data)
{
    ret = wiringPiI2CWriteReg8(_fd, reg, data);
}
uchar I2c::readData(int reg)
{
    data = wiringPiI2CReadReg8(_fd, reg);
}

运行效果

办公室正常效果(笔者在十多层,差不多吧95m左右的水平高度)

10s的气(主要是th)

放到特定环境挤压空气一下(主要是p)

 

上一篇:《树莓派开发笔记(七):GPIO口的SPI使用(BME280三合一传感器:测量温度、湿度、气压、海拔高度)

下一篇:《树莓派开发笔记(九):CSI口的摄像头拍照(同样适用USB摄像头)

 

原博主博客地址:https://blog.csdn.net/qq21497936

原博主博客导航:https://blog.csdn.net/qq21497936/article/details/102478062

本文章博客地址:https://blog.csdn.net/qq21497936/article/details/79775665


相关文章
|
5月前
|
传感器 C语言 智能硬件
基于单片机的温度控制系统
基于单片机的温度控制系统
95 0
|
5月前
|
传感器 芯片
毕业设计 基于51单片机霍尔电机转速测量温度PWM调速设计
毕业设计 基于51单片机霍尔电机转速测量温度PWM调速设计
|
传感器 编解码 物联网
STC89C52+DHT20设计的环境温湿度检测仪
本项目基于STC89C52单片机和DHT20温湿度传感器,实现了一款环境温湿度检测仪。通过传感器采集环境的温度和湿度数据,利用IIC接口的OLED显示屏显示出来,便于用户实时监测环境温湿度状态。
176 1
|
5月前
|
IDE 开发工具
基于单片机的简易步进电机控制系统
基于单片机的简易步进电机控制系统
64 0
|
5月前
|
传感器 数据采集 监控
毕业设计 基于STM32单片机生理监控心率脉搏TFT彩屏波形曲线设计
毕业设计 基于STM32单片机生理监控心率脉搏TFT彩屏波形曲线设计
基于 51 单片机室内灯光控制系统
基于 51 单片机室内灯光控制系统
|
传感器 存储 监控
基于51单片机的室内湿度加湿温度声光报警智能自动控制装置设计
在日常生活中加湿器得到了广泛的应用,但是现有的加湿器都需要手工控制开启和关闭并且不具备对室内空气温湿度的监测,人们在使用过程中存在过度加湿和干烧的问题,不仅给室内空气舒适度造成负面影响并且还存在安全隐患。因此开发设计一种价格低廉、功耗低、具有自动控制功能的加湿器显得尤为必要。本设计采用智能控制,以AT89C51单片机为核心,外接辅助电路,通过实现加湿器的防干烧、声光报警、智能开启和关闭以及室内温湿度的显示功能基本实现加湿器的智能化。
206 0
|
传感器 前端开发 机器人
基于单片机的智能循迹避障小车STC89C52红外对管L298N驱动PWM波控制速度
利用红外对管检测黑线与障碍物,并以STC89C52单片机为控制芯片控制电动小汽车的速度及转向,从而实现自动循迹避障的功能。其中小车驱动由L298N驱动电路完成,速度由单片机输出的PWM波控制。
304 0