由瑞士Sensirion推出的 SHT20数字温湿度传感器，基于领先世界的CMOSens ® 数字传感技术，具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性。全量程标定，两线数字接口，可与单片机直接相连，大大缩短研发时间、简化外围电路并降低费用。此外，体积微小、响应迅速、低能耗、可浸没、抗干扰能力强、温湿一体，兼有露点测量，性价比高，使该产品能够适于多种场合的应用。

一、模块来源

采购链接：

SHT20温湿度传感器模块/数字型温湿度测量模块 I2C通讯小体积模块

资料下载链接：

https://pan.baidu.com/s/1HrQkwECvGgQSHvt_RNdLdA

二、规格参数

工作电压：2.1~3.6V

工作电流：0.1~1000uA

温度精度：±0.3℃

温度范围：-40~125℃

湿度范围：0~100 %RH

湿度精度：±3%RH

输出方式: IIC

管脚数量：4 Pin

以上信息见厂家资料文件

三、移植过程

我们的目标是将例程移植至开发板上【能够测量环境温湿度】。首先要获取资料，查看数据手册应如何实现读取数据，再移植至我们的工程。

1、查看资料

开始传输后，随后先传输首字节包括I2C设备地址（7bit）和一个SDA方向位（R:1, W:0）。

一个时钟发送一个位，在第8个下降沿之后，通过拉低SDA引脚（ACK位 为0），只是传感器数据接收正常。在发出测量命令之后（‘1110’‘0011’代表温度测量，‘1110’‘0101’代表相对湿度测量 ，这种为主机模式），MCU必须等待测量完成。

主机模式：

测量过程中，SCL线被封锁（由传感器控制），在测量时，SHT2x将SCL拉低强制主机进入等待状态。当释放SCL线，表示传感器内部工作接收，可以继续进行数据传送

灰色的部分是传感器控制的，当传感器给MCU返回数据时，每返回一个字节，MCU要返回一个ACK信号，当接收完毕之后，返回一个NACK并接着传输停止时序（P）。

注：校验和可以不需要，不需要则就在数据接收完之后返回NACK

非主机模式：

测量过程中，SCL线是开发状态，可进行其他通信，可以在总线上处理其他I2C总线通信任务。

当MCU要对传感器状态进行查询时，先发起一个开始信号，在发送从机地址和SDA方向位（写），此时从机匹配地址成功，则发送ACK信号，并开始测量。如果传感器完成了测量过程，并且发送ASK信号，那么MCU就可以读取相关数据。如果测量没有完成，传感器发送NACK信号，此时MCU必须重新发送启动传输时序，直至测量完成，MCU读取数据。

注意：测量的数据，温度和湿度均为两个字节。而且无论哪一种传输模式，测量的最大分辨率最大是14bit，数据的第二个字节SDA上最后两位是用来标记相关状态信息。其中bit1表示测量类型（0是温度，1是湿度）

灰色的区域是传感器控制的，如果不需要校验和，那么在接收完两个字节的数据之后就MCU直接发出NACK信号再接着发出停止时序(P)，则结束通信。

通常测量的最长时间取决于测量类型和分辨率.

在计算MCU通信时间时，测量温度选择最长测量时间是85ms，而测量相对湿度选择最长的时间是29ms。

传感器内部设置的默认分辨率为相对湿度12位和温度14位。SDA的输出数据被转换成两个字节的数据包，高字节MSB在前(左对齐)。每个字节后面都跟随一个应答位。两个状态位，即 LSB的后两位在进行物理计算前须置0。 计算湿度：其中SRH表示我们读取到的湿度原始数据。

计算温度：其中ST表示我们读取到的温度原始数据。

2、引脚选择

模块	开发板
VCC	3V3
GND	GND
SCL	PA2
SDA	PA3

3、代码编写

新建两个文件 bsp_sht20.c 和 bsp_sht20.h，并且将头文件路径添加到编译器中。

新建文件以及添加头文件路径到编译器，在 DHT11章节 已经讲过了，可以移步进行查看。

DHT11章节跳转 : （点击跳转🚀）

在文件 bsp_sht20.c 和 bsp_sht20.h 中，编写如下代码。

bsp_sht20.h

/*
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 */

#ifndef BSP_CODE_BSP_SHT20_H_
#define BSP_CODE_BSP_SHT20_H_

#include "gd32vw55x.h"
#include "systick.h"

#ifndef u8
#define u8 uint8_t
#endif

#ifndef u16
#define u16 uint16_t
#endif

#ifndef u32
#define u32 uint32_t
#endif

#ifndef delay_ms
#define delay_ms(x)  delay_1ms(x)
#endif

#ifndef delay_us
#define delay_us(x)  delay_1us(x)
#endif

#define Module_RCU_ENABLE() \
        rcu_periph_clock_enable(Module_SCL_RCU); \
        rcu_periph_clock_enable(Module_SDA_RCU);

#define Module_SCL_RCU             RCU_GPIOA
#define Module_SCL_PORT            GPIOA
#define Module_SCL_PIN             GPIO_PIN_2 //SCL

#define Module_SDA_RCU             RCU_GPIOA
#define Module_SDA_PORT            GPIOA
#define Module_SDA_PIN             GPIO_PIN_3 //SDA

//SDA输入模式
#define SDA_IN() \
        gpio_mode_set(Module_SDA_PORT, GPIO_MODE_INPUT, GPIO_PUPD_PULLUP, Module_SDA_PIN);

//SDA输出模式
#define SDA_OUT() \
        gpio_mode_set(Module_SDA_PORT, GPIO_MODE_OUTPUT, GPIO_PUPD_PULLUP, Module_SDA_PIN); \
        gpio_output_options_set(Module_SDA_PORT, GPIO_OTYPE_OD, GPIO_OSPEED_25MHZ, Module_SDA_PIN);

#define SCL(BIT)    gpio_bit_write(Module_SCL_PORT, Module_SCL_PIN, BIT)
#define SDA(BIT)    gpio_bit_write(Module_SDA_PORT, Module_SDA_PIN, BIT)
#define SDA_GET()   gpio_input_bit_get(Module_SDA_PORT, Module_SDA_PIN)

#define SHT20_TEMP_REG_ADDR     0xF3    // 温度
#define SHT20_HUMI_REG_ADDR     0xF5    // 湿度

void SHT20_Init(void);
char SHT20_Read(uint8_t regaddr, float *sht20_value);

#endif /* BSP_CODE_BSP_SHT20_H_ */

bsp_sht20.c

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 */
#include "bsp_sht20.h"
#include "stdio.h"

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：IIC_Start
 * 函 数 说 明：IIC起始信号
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void IIC_Start(void)
{
        SDA_OUT();

        SCL(0);
        SDA(1);
        SCL(1);

        delay_us(5);

        SDA(0);
        delay_us(5);
        SCL(0);
        delay_us(5);

}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：IIC_Stop
 * 函 数 说 明：IIC停止信号
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void IIC_Stop(void)
{
        SDA_OUT();

        SCL(0);
        SDA(0);

        SCL(1);
        delay_us(5);
        SDA(1);
        delay_us(5);

}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：IIC_Send_Ack
 * 函 数 说 明：主机发送应答
 * 函 数 形 参：0应答  1非应答
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void IIC_Send_Ack(uint8_t ack)
{
        SDA_OUT();
        SCL(0);
        SDA(0);
        delay_us(5);
        if(!ack) SDA(0);
        else     SDA(1);
        SCL(1);
        delay_us(5);
        SCL(0);
        SDA(1);
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：IIC_Wait_Ack
 * 函 数 说 明：等待从机应答
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：1=无应答   0=有应答
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
uint8_t IIC_Wait_Ack(void)
{
        char ack = 0;
        unsigned char ack_flag = 10;
        SDA_IN();
        SDA(1);
        delay_us(5);
        SCL(1);
        delay_us(5);
        while( (SDA_GET()==1) && ( ack_flag ) )
        {
                ack_flag--;
                delay_us(5);
        }

        if( ack_flag <= 0 )
        {
                IIC_Stop();
                return 1;
        }
        else
        {
                SCL(0);
                SDA_OUT();
        }
        return ack;
}
/******************************************************************
 * 函 数 名 称：IIC_Write
 * 函 数 说 明：IIC写一个字节
 * 函 数 形 参：dat写入的数据
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void IIC_Write(uint8_t data)
{
        int i = 0;
        SDA_OUT();
        SCL(0);//拉低时钟开始数据传输

        for( i = 0; i < 8; i++ )
        {
            SDA( (data & 0x80) >> 7 );
            delay_us(2);
            data<<=1;
            delay_us(6);
            SCL(1);
            delay_us(4);
            SCL(0);
            delay_us(4);

        }
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：IIC_Read
 * 函 数 说 明：IIC读1个字节
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：读出的1个字节数据
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
uint8_t IIC_Read(void)
{
    unsigned char i,receive=0;
    SDA_IN();//SDA设置为输入
    for(i=0;i<8;i++ )
    {
        SCL(0);
        delay_us(5);
        SCL(1);
        delay_us(5);
        receive<<=1;
        if( SDA_GET() )
        {
            receive|=1;
        }
        delay_us(5);
    }
    return receive;
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：SHT20_Read
 * 函 数 说 明：测量温湿度
 * 函 数 形 参：regaddr寄存器地址 regaddr=0xF3测量温度 =0xF5测量湿度
 *              sht20_value数据地址
 * 函 数 返 回：0成功，其他失败
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
char SHT20_Read(uint8_t regaddr, float *sht20_value)
{
    unsigned char data_H = 0;
    unsigned char data_L = 0;
    float temp = 0;
    int timeOut = 1000;

    IIC_Start();
    IIC_Write(0x80|0);
    if( IIC_Wait_Ack() == 1 ) printf("error -1\r\n");
    IIC_Write(regaddr);
    if( IIC_Wait_Ack() == 1 ) printf("error -2\r\n");

    do{
        delay_us(10);
        IIC_Start();
        IIC_Write(0x80|1);

    }while( IIC_Wait_Ack() == 1 && timeOut--);

    if(!timeOut)
    {
        printf("SHT20_Read Failed!!\r\n");
        return 1;
    }

    delay_us(20);

    data_H = IIC_Read();
    IIC_Send_Ack(0);
    data_L = IIC_Read();
    IIC_Send_Ack(1);
    IIC_Stop();

    if( regaddr == SHT20_TEMP_REG_ADDR ) // 温度
    {
        *sht20_value = (((uint16_t)data_H<<8)|data_L) / 65536.0 * 175.72 - 46.85;
    }
    if( regaddr == SHT20_HUMI_REG_ADDR ) // 湿度
    {
        *sht20_value = (((uint16_t)data_H<<8)|data_L) / 65536.0 * 125.0 - 6;
    }

    return 0;
}


/******************************************************************
 * 函 数 名 称：SHT20_Init
 * 函 数 说 明：SHT20 Sensor 初始化
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void SHT20_Init(void)
{
    Module_RCU_ENABLE();

    //SCL引脚初始化
    gpio_mode_set(Module_SCL_PORT, GPIO_MODE_OUTPUT, GPIO_PUPD_PULLUP, Module_SCL_PIN);
    gpio_output_options_set(Module_SCL_PORT, GPIO_OTYPE_OD, GPIO_OSPEED_25MHZ, Module_SCL_PIN);

	//SDA引脚初始化
	gpio_mode_set(Module_SDA_PORT, GPIO_MODE_OUTPUT, GPIO_PUPD_PULLUP, Module_SDA_PIN);
	gpio_output_options_set(Module_SDA_PORT, GPIO_OTYPE_OD, GPIO_OSPEED_25MHZ, Module_SDA_PIN);

    SCL(1);
    SDA(1);

    delay_ms(100); // 等待传感器稳定
}

四、移植验证

在 src\main.c 中输入代码如下:

#include "gd32vw55x.h"
#include "systick.h"
#include <stdio.h>
#include "main.h"
#include "gd32vw553h_eval.h"

#include "bsp_sht20.h"

/*!
    \brief      toggle the led every 500ms
    \param[in]  none
    \param[out] none
    \retval     none
*/
void led_spark(void)
{
    static __IO uint32_t timingdelaylocal = 0U;

    if(timingdelaylocal) {

        if(timingdelaylocal < 500U) {
            gd_eval_led_on(LED1);
        } else {
            gd_eval_led_off(LED1);
        }

        timingdelaylocal--;
    } else {
        timingdelaylocal = 1000U;
    }
}

/*!
    \brief      main function
    \param[in]  none
    \param[out] none
    \retval     none
*/
int main(void)
{
#ifdef __FIRMWARE_VERSION_DEFINE
    uint32_t fw_ver = 0;
#endif /* __FIRMWARE_VERSION_DEFINE */

    /* configure systick */
    systick_config();
    eclic_priority_group_set(ECLIC_PRIGROUP_LEVEL3_PRIO1);
    /* initilize the LEDs, USART and key */
    gd_eval_led_init(LED1);
    gd_eval_com_init(EVAL_COM0);
    gd_eval_key_init(KEY_TAMPER_WAKEUP, KEY_MODE_GPIO);

#ifdef __FIRMWARE_VERSION_DEFINE
    fw_ver = gd32vw55x_firmware_version_get();
    printf("\r\n= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =\r\n\n");
    printf("\r\n=== Welcome to use the LC-GD32VW553-HMQ6 development board ====\r\n\n");
    printf("\r\n======================= www.lckfb.com =========================\r\n\n");
    printf("\r\n======================= wiki.lckfb.com ========================\r\n\n");
    printf("\r\n= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =\r\n");
    /* print firmware version */
    printf("\r\nGD32VW55X series firmware version: V%d.%d.%d", (uint8_t)(fw_ver >> 24), (uint8_t)(fw_ver >> 16), (uint8_t)(fw_ver >> 8));
#endif /* __FIRMWARE_VERSION_DEFINE */

    /* print out the clock frequency of system, AHB, APB1 and APB2 */
    printf("\r\nCK_SYS is %d\r\n", rcu_clock_freq_get(CK_SYS));
    printf("\r\nCK_AHB is %d\r\n", rcu_clock_freq_get(CK_AHB));
    printf("\r\nCK_APB1 is %d\r\n", rcu_clock_freq_get(CK_APB1));
    printf("\r\nCK_APB2 is %d\r\n", rcu_clock_freq_get(CK_APB2));

    SHT20_Init();
    printf("\r\nSHT20 Sensor Init Successful\r\n");

    while(1)
    {
        float Temperature = 0;
        float Humidity = 0;

        if(!SHT20_Read(SHT20_TEMP_REG_ADDR, &Temperature) &&
           !SHT20_Read(SHT20_HUMI_REG_ADDR, &Humidity))
        {
            printf("\n");
            printf("Temperature = %.2f*C\r\n", Temperature);
            printf("Humidity    = %.2f%%\r\n", Humidity);
        }

        delay_1ms(500);
    }
}

编译烧录。

【代码下载】

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