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外观

2.57 AGS10 有害气体传感器 ​

AGS10 是一款采用数字信号输出的 MEMS TVOC 传感器。配置了专用的数字模块采集技术和气体感应传感技术，确保了产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性，同时具有低功耗、高灵敏度、快速响应、成本低、驱动电路简单等特点。

2.57.1 模块来源 ​

采购链接：https://item.taobao.com/item.htm?spm=a21n57.1.0.0.148e523cqcVeUq&id=709434114260&ns=1&abbucket=8#detail 资料下载：

2.57.2 规格参数 ​

工作电压 : 3.0-6.0 V 典型功率 : 75mW 采样周期 : ≥2s 接口速率 ：I2C 从机模式（≤15kHz） 预热时间 : ≥120s 工作温度 : 0～50℃ 工作湿度 : 0～95%RH 寿命 : ＞5 年（25℃，清洁空气中） 输出单位 : ppb 测量范围 : 0～99999 ppb 典型精度（ 25℃/50%RH）: 25% 读数 标准测试气体 : 乙醇 模块尺寸：15*10.6mm 数据手册

2.57.3 工作原理 ​

2.57.4 通信步骤 ​

AGS10 传感器采用标准 I 2C 通信协议，适应多种设备。IIC 的物理接口包含串行数据信号（SDA）与串行时钟信号（SCL）两个接口。两个接口需通过 1kΩ～10kΩ 电阻上拉至 VDD。SDA 用于读、写传感器数据。SCL 上电必须保持高电平直到进行 IIC 通信开始，否则会引起 I 2C 通讯不良。当 I 2C 通信时 SCL 用于主机与传感器之间的通讯同步。多个 I2C 设备可以共享总线，但是只能允许一个主机设备出现在总线上。既然采用的是 IIC，那么我们需要知道它的 IIC 通信地址。

传感器 IIC 器件地址为 0x1A（7-bit），写指令为 0x34，读指令为 0x35。

读取 TVOC 数据的步骤：

具体实现读取数据代码如下：

c
uint8_t ags10_read(void)
{
    uint8_t timeout = 0;
    uint8_t data[5] = {0};

    //发送起始信号S
    AGS10_IIC_Start();
    //发送器件地址+写
    AGS10_IIC_Send_Byte(0X34);
    //等待应答ACK，如不应答则结束该函数
    if( AGS10_I2C_WaitAck() == 1 ) return 1;
    //发送寄存器地址
    AGS10_IIC_Send_Byte(0X00);
    //等待应答ACK，如不应答则结束该函数
    if( AGS10_I2C_WaitAck() == 1 ) return 2;
    //发送停止信号P
    AGS10_IIC_Stop();

    do{
        delay_1ms(1);
        timeout++;
        //重新发送起始信号
        AGS10_IIC_Start();
        //发送器件地址+读
        AGS10_IIC_Send_Byte(0X35);
    }while( (AGS10_I2C_WaitAck() == 1) && (timeout >= 50) );

    //如果超时
    if( timeout >= 50 ) return 3;
    //读取5个数据
    data[0] = AGS10_IIC_Read_Byte();
    AGS10_IIC_Send_Ack();
    data[1] = AGS10_IIC_Read_Byte();
    AGS10_IIC_Send_Ack();
    data[2] = AGS10_IIC_Read_Byte();
    AGS10_IIC_Send_Ack();
    data[3] = AGS10_IIC_Read_Byte();
    AGS10_IIC_Send_Ack();
    data[4] = AGS10_IIC_Read_Byte();
    AGS10_IIC_Send_Nack();

    AGS10_IIC_Stop();
    //CRC校验
    if( Calc_CRC8(data,4) != data[4] )
    {
//        printf("Check failed\r\n");
        return 4;
    }
    //数据整合
    TVOC_data = (data[1]<<16) | (data[2]<<8) | data[3] ;
    return 0;
}

2.57.5 移植工程 ​

AGS10 通讯方式为 I2C 通讯，我们只需要用梁山派实现 I2C 通讯，并按照数据手册对 AGS10 进行控制，就可以获取实时的有害气体浓度数据。这里我给出的代码是基于软件 I2C，便于理解 I2C 通讯协议。

2.57.5.1 引脚选择 ​

I2C 通讯引脚选择 PF7，PF9。

AGS10######### 立创·梁山派######### 接线图
| GND | GND | | | SCL | PF7 | | | SDA | PF9 | |

2.57.5.2 移植步骤 ​

下面给出 AGS10 的驱动代码，包括软件 IIC 的实现，以及 AGS10 的采集。

bsp_ags10.c

c
#include "bsp_ags10.h"
#include "bsp_usart.h"
#include "stdio.h"

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：ags10_gpio_init
 * 函 数 说 明：对AGS10的IIC引脚初始化
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：
******************************************************************/
void ags10_gpio_init(void)
{
    //打开SDA与SCL的引脚时钟
    rcu_periph_clock_enable(RCU_AGS10_SCL);
    rcu_periph_clock_enable(RCU_AGS10_SDA);

    //设置SCL引脚模式为上拉输出
    gpio_mode_set(PORT_AGS10_SCL, GPIO_MODE_OUTPUT, GPIO_PUPD_PULLUP, GPIO_AGS10_SCL);
    //设置引脚为开漏模式，翻转速度2MHz
    gpio_output_options_set(PORT_AGS10_SCL, GPIO_OTYPE_OD, GPIO_OSPEED_2MHZ, GPIO_AGS10_SCL);
    //设置引脚输出高电平SCL等待信号
    gpio_bit_write(PORT_AGS10_SCL, GPIO_AGS10_SCL, SET);

    //设置SDA引脚
    gpio_mode_set(PORT_AGS10_SDA, GPIO_MODE_OUTPUT, GPIO_PUPD_PULLUP, GPIO_AGS10_SDA);
    gpio_output_options_set(PORT_AGS10_SDA, GPIO_OTYPE_OD, GPIO_OSPEED_2MHZ, GPIO_AGS10_SDA);
    gpio_bit_write(PORT_AGS10_SDA, GPIO_AGS10_SDA, SET);
}


//起始信号
void AGS10_IIC_Start(void)
{
        AGS10_SDA_OUT();
        AGS10_SDA(1);
        AGS10_SCL(1);
        delay_1us(5);
        AGS10_SDA(0);
        delay_1us(5);
        AGS10_SCL(0);
        delay_1us(5);
}

//停止信号
void AGS10_IIC_Stop(void)
{
        AGS10_SDA_OUT();
        AGS10_SCL(0);
        AGS10_SDA(0);
        AGS10_SCL(1);
        delay_1us(5);
        AGS10_SDA(1);
        delay_1us(5);
}

//发送非应答
void AGS10_IIC_Send_Nack(void)
{
        AGS10_SDA_OUT();
        AGS10_SCL(0);
        AGS10_SDA(0);
        AGS10_SDA(1);
        AGS10_SCL(1);
        delay_1us(5);
        AGS10_SCL(0);
        AGS10_SDA(0);
}

//发送应答
void AGS10_IIC_Send_Ack(void)
{
        AGS10_SDA_OUT();
        AGS10_SCL(0);
        AGS10_SDA(1);
        AGS10_SDA(0);
        AGS10_SCL(1);
        delay_1us(5);
        AGS10_SCL(0);
        AGS10_SDA(1);
}


/**********************************************************
 * 函 数 名 称：I2C_WaitAck
 * 函 数 功 能：等待从机应答
 * 传 入 参 数：无
 * 函 数 返 回：1=非应答         0=应答
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
**********************************************************/
unsigned char AGS10_I2C_WaitAck(void)
{
        char ack = 0;
        unsigned char ack_flag = 10;
        AGS10_SCL(0);
        AGS10_SDA(1);
        AGS10_SDA_IN();
        delay_1us(5);
        AGS10_SCL(1);
    delay_1us(5);

        while( (AGS10_GETSDA()==1)  &&  ( ack_flag ) )
        {
                ack_flag--;
                delay_1us(5);
        }

        //非应答
        if( ack_flag <= 0 )
        {
                AGS10_IIC_Stop();
                return 1;
        }
        else//应答
        {
                AGS10_SCL(0);
                AGS10_SDA_OUT();
        }
        return ack;
}

//发送一个字节
void AGS10_IIC_Send_Byte(uint8_t dat)
{
        int i = 0;
        AGS10_SDA_OUT();
        AGS10_SCL(0);

        for( i = 0; i < 8; i++ )
        {
                AGS10_SDA( (dat & 0x80) >> 7 );
                delay_1us(1);
                AGS10_SCL(1);
                delay_1us(5);
                AGS10_SCL(0);
                delay_1us(5);
                dat<<=1;
        }
}

//接收一个字节
unsigned char AGS10_IIC_Read_Byte(void)
{
        unsigned char i,receive=0;
        AGS10_SDA_IN();//SDA设置为输入
        for(i=0;i<8;i++ )
        {
                AGS10_SCL(0);
                delay_1us(5);
                AGS10_SCL(1);
                delay_1us(5);
                receive<<=1;
                if( AGS10_GETSDA() )
                {
                        receive |= 1;
                }
        }
        AGS10_SCL(0);
        return receive;
}

//********************************************************************
//函数名称：Calc_CRC8
//功能 ：CRC8 计算，初值：0xFF，多项式：0x31(x8 + x5 + x4 +1)
//参数 ：u8* dat：需要校验数据的首地址；u8 Num：CRC 校验数据长度
//返回 ：crc：计算出的校验值
//********************************************************************
uint8_t Calc_CRC8(uint8_t *dat, uint8_t Num)
{
    uint8_t i, byte, crc=0xFF;
    for(byte=0; byte<Num; byte++)
    {
        crc ^= (dat[byte]);
        for( i = 0; i < 8; i++ )
        {
            if(crc & 0x80)  crc = ( crc << 1 ) ^ 0x31;
            else            crc = ( crc << 1 );
        }
    }
    return crc;
}

/**********************************************************
 * 函 数 名 称：ags10_read
 * 函 数 功 能：读取AGS10的TVOC浓度数据
 * 传 入 参 数：无
 * 函 数 返 回：1： 通信失败
 *             2：发送失败
 *             3：等待超时
 *             4: 校验失败
 * 作       者：LCKFB
 * 备       注：
**********************************************************/
uint32_t ags10_read(void)
{
    uint8_t timeout = 0;
    uint8_t data[5] = {0};
    uint32_t TVOC_data = 0;

    AGS10_IIC_Start();
    AGS10_IIC_Send_Byte(0X34);
    if( AGS10_I2C_WaitAck() == 1 ) return 1;
    AGS10_IIC_Send_Byte(0X00);
    if( AGS10_I2C_WaitAck() == 1 ) return 2;
    AGS10_IIC_Stop();

    do{
        delay_1ms(1);
        timeout++;
        AGS10_IIC_Start();
        AGS10_IIC_Send_Byte(0X35);
    }while( (AGS10_I2C_WaitAck() == 1) && (timeout >= 50) );

    //如果超时
    if( timeout >= 50 ) return 3;

    data[0] = AGS10_IIC_Read_Byte();
    AGS10_IIC_Send_Ack();
    data[1] = AGS10_IIC_Read_Byte();
    AGS10_IIC_Send_Ack();
    data[2] = AGS10_IIC_Read_Byte();
    AGS10_IIC_Send_Ack();
    data[3] = AGS10_IIC_Read_Byte();
    AGS10_IIC_Send_Ack();
    data[4] = AGS10_IIC_Read_Byte();
    AGS10_IIC_Send_Nack();

    AGS10_IIC_Stop();

    if( Calc_CRC8(data,4) != data[4] )
    {
//        printf("Check failed\r\n");
        return 4;
    }
    TVOC_data = (data[1]<<16) | (data[2]<<8) | data[3] ;
    return TVOC_data;
}

bsp_ags10.h

c
#ifndef _BSP_AGS10_H_
#define _BSP_AGS10_H_

#include "gd32f4xx.h"


#define RCU_AGS10_SCL       RCU_GPIOF
#define PORT_AGS10_SCL      GPIOF
#define GPIO_AGS10_SCL      GPIO_PIN_7

#define RCU_AGS10_SDA       RCU_GPIOF
#define PORT_AGS10_SDA      GPIOF
#define GPIO_AGS10_SDA      GPIO_PIN_9


#define AGS10_SDA_IN()  {gpio_mode_set(PORT_AGS10_SDA, GPIO_MODE_INPUT,  GPIO_PUPD_PULLUP, GPIO_AGS10_SDA);}  //SDA输入模式
#define AGS10_SDA_OUT() {gpio_mode_set(PORT_AGS10_SDA, GPIO_MODE_OUTPUT, GPIO_PUPD_PULLUP, GPIO_AGS10_SDA);}  //SDA输出模式

#define AGS10_SCL(BIT)  gpio_bit_write( PORT_AGS10_SCL, GPIO_AGS10_SCL, BIT?SET:RESET)
#define AGS10_SDA(BIT)  gpio_bit_write( PORT_AGS10_SDA, GPIO_AGS10_SDA, BIT?SET:RESET)
#define AGS10_GETSDA()  gpio_input_bit_get( PORT_AGS10_SDA, GPIO_AGS10_SDA)


void ags10_gpio_init(void);
uint32_t ags10_read(void);
#endif

2.57.6 移植验证 ​

在 main.c 中编写以下代码。

c
/********************************************************************************
   * 测试硬件：立创·梁山派开发板GD32F470ZGT6    使用主频200Mhz    晶振25Mhz
   * 版 本 号: V1.0
   * 修改作者: LC
   * 修改日期: 2023年06月12日
   * 功能介绍:
   ******************************************************************************
   * 梁山派软硬件资料与相关扩展板软硬件资料官网全部开源
   * 开发板官网：www.lckfb.com
   * 技术支持常驻论坛，任何技术问题欢迎随时交流学习
   * 立创论坛：club.szlcsc.com
   * 其余模块移植手册：【立创·梁山派开发板】模块移植手册
   * 关注bilibili账号：【立创开发板】，掌握我们的最新动态！
   * 不靠卖板赚钱，以培养中国工程师为己任
 *********************************************************************************/

#include "gd32f4xx.h"
#include "systick.h"
#include "bsp_led.h"
#include "bsp_usart.h"
#include "stdio.h"
#include "string.h"
#include "bsp_ags10.h"


/******************************************************************
 * 函 数 名 称：main
 * 函 数 说 明：主函数
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者： LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
int main(void)
{

    nvic_priority_group_set(NVIC_PRIGROUP_PRE2_SUB2);  // 优先级分组

    //滴答定时器初始化 1us
    systick_config();

    //AGS10有害气体传感器初始化
    ags10_gpio_init();

    //串口0初始化（调试）
    usart_gpio_config( 115200U );
    printf("start\r\n");

        while(1)
        {
                //显示TVOC浓度
                printf("TVOC = %d ppb\r\n",ags10_read() );
                delay_1ms(1000);
        }
}

代码工程文件