2.47 达特 WZ-S 型甲醛检测模块（来自#ifndef 的贡献）

2.47.1 模块来源

采购链接： https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z09.2.0.0.23c42e8d87067p&id=558145830853&_u=dp4d6ab3253

资料下载：

实物展示图

2.47.2 规格参数

工作电压：5~7V工作电流：实测约 7mA通信方式：串口(3.3V)检测量程：0~2ppm分辨率: 0.001ppm **响应时间: <40****Sec** 使用手册

2.47.3 模块原理

电化学传感器模组,通过化学反应转换为电信号方式的装置.燃料电池一般使用环境苛刻且使用寿命较短,需在选型使用中着重考虑,具体参数请参见模块说明书内容.

2.47.4 移植工程

模块使用串口进行通信,通信速率 9600(8N1).模块使用 5V 供电,但通信信号电平为 3.3V,因此无需电平转换可同梁山派引脚直接连接.

2.47.4-2 移植步骤

创建 bsp_dartwzs.c 文档内容如下,其中函数 bsp_dartwzs_coroutine()为测试用例,具体使用可从函数 data_manage_xx()两函数中提取返回值:

/********************************************************************************
  * 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:
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/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "bsp_dartwzs.h"
#include "systick.h"        // Qa mode timeout
#include "bsp_usart.h"      // communication interface & log

/* Private types -------------------------------------------------------------*/

/* Au mode data struct */
typedef struct
{
    uint8_t     head;           ///< Always is 0xFF
    uint8_t     type;           ///< Gas type  0x17
    uint8_t     unit;           ///< Ppb       0x04
    uint8_t     decimal;        ///< None
    uint8_t     ppmH;           ///< Unit: 0.001ppm
    uint8_t     ppmL;
    uint8_t     rangeH;         ///< range     0x07D0(0~2ppm)
    uint8_t     rangeL;
    uint8_t     checksum;
} DartWZSData_t;

/* Qa mode data struct */
typedef struct
{
    uint8_t     head;           ///< Always is 0xFF
    uint8_t     command;        ///< command 0x86
    uint8_t     ugnumH;         ///< 1ug/m3=1ppm
    uint8_t     ugnumL;
    uint8_t     none0;
    uint8_t     none1;
    uint8_t     ppmH;
    uint8_t     ppmL;
    uint8_t     checksum;
} DartWZSQAData_t;
/* Private macros ------------------------------------------------------------*/
#define DARTWZS_BUFFER_SIZE         9u

/* User porting interfaces */
#define DARTWZS_API_INIT(n)         bsp_uart_user_init((n))
#define DARTWZS_API_SEND(dat,len)   bsp_uart_user_send((dat),(len))
#define DARTWZS_API_RECV(dat,len)   bsp_uart_user_recv((dat),(len))
/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
struct
{
    bool    initialize;
    uint8_t mode;       //Default mode is actively upload
} DartWZSInfo;
/* Private functions ---------------------------------------------------------*/
static uint8_t checksumGet( const uint8_t* _Data, uint8_t _Length );
static void bsp_dartwzs_request( void );
static int  packet_format_check( const uint8_t* _Data, uint8_t _Length );
/* External variables --------------------------------------------------------*/
/* Exported functions --------------------------------------------------------*/

__API__ int bsp_dartwzs_init( void )
{
    if( DartWZSInfo.initialize != false )
    {
        return 0;
    }
    /* Initialize uart port */
    if( DARTWZS_API_INIT( 9600 ) != 0 )
    {
        return -1;
    }
    DartWZSInfo.initialize = true;
    return 0;
}

static int data_manage_au( void )
{
    uint8_t  _buffer[DARTWZS_BUFFER_SIZE];
    uint32_t _length;
    /* Get data */
    _length = DARTWZS_API_RECV( _buffer, DARTWZS_BUFFER_SIZE );
    if( _length != DARTWZS_BUFFER_SIZE )
    {
        return 0;
    }
    /* parser data */
    LOG_HEX( "AuData", 16, ( uint8_t* )_buffer, _length );
    int _res = packet_format_check( _buffer, _length );
    if( _res < 0 )
    {
        return _res;
    }
    /* Calculation data */
    DartWZSData_t* _data;
    _data = ( DartWZSData_t* )_buffer;
    LOG_RAW( "Dart-AU-%dppm Range0~%d GasType[%02X] Unit[%02X]\r\n",
             ( ( _data->ppmH << 8 ) | _data->ppmL ),
             ( ( _data->rangeH << 8 ) | _data->rangeL ),
             _data->type, _data->unit );
    return ( ( _data->ppmH << 8 ) | _data->ppmL );
}

static int data_manage_qa( uint32_t _Timeout )
{
    uint8_t  _buffer[DARTWZS_BUFFER_SIZE];
    uint32_t _length;
    /* Request data */
    bsp_dartwzs_request();
    /* Wating sensor */
    do
    {
        _length = DARTWZS_API_RECV( _buffer, DARTWZS_BUFFER_SIZE );
        if( _length != DARTWZS_BUFFER_SIZE )
        {
            delay_1ms( 1 );
            _Timeout--;
            if( _Timeout == 0 )
            {
                return -1;  // timeout
            }
        }
    }
    while( _length != DARTWZS_BUFFER_SIZE );
    /* parser data */
    LOG_HEX( "QaData", 16, ( uint8_t* )_buffer, _length );
    int _res = packet_format_check( _buffer, _length );
    if( _res < 0 )
    {
        return _res;
    }
    /* Calculation data */
    DartWZSQAData_t* _data;
    _data = ( DartWZSQAData_t* )_buffer;
    LOG_RAW( "Dart-QA-%dppm %dug/m3\r\n", ( ( _data->ppmH << 8 ) | _data->ppmL ),
             ( ( _data->ugnumH << 8 ) | _data->ugnumL ) );
    return ( ( _data->ppmH << 8 ) | _data->ppmL );
}

__API__ int bsp_dartwzs_coroutine( void )
{
    int _res;
    /* Data processing after initialization */
    if( DartWZSInfo.initialize != true )
    {
        return 0;
    }
    if( DartWZSInfo.mode == true )
    {
        /* Questions and answer */
        _res = data_manage_qa( 1000 );
        if( _res < 0 )
        {
            LOG_RAW( "Dart-Error qa %d", _res );
        }
    }
    else
    {
        /* Actively upload */
        _res = data_manage_au();
        if( _res < 0 )
        {
            LOG_RAW( "Dart-Error au %d\r\n", _res );
        }
    }
    return 0;
}

/* ---- Commands -------------------------------------------------------------*/

__API__ int bsp_dartwzs_mode( uint8_t _Mode )
{
    uint8_t _data[9];
    uint8_t _len = 0x00;
    /* Fill struct */
    _data[_len++] = 0xFF;   // head
    _data[_len++] = 0x01;
    _data[_len++] = 0x78;   // Command
    _data[_len++] = ( _Mode ? 0x41 : 0x40 ); // Mode
    _data[_len++] = 0x00;
    _data[_len++] = 0x00;
    _data[_len++] = 0x00;
    _data[_len++] = 0x00;
    _data[_len++] = checksumGet( ( const uint8_t* ) _data, 0x09 );
    /* Send command with no return */
    if( DARTWZS_API_SEND( _data, 0x09 ) != 0x09 )
    {
        return -1;
    }
    /* Change mode */
    if( _Mode )
    {
        DartWZSInfo.mode = true;     // Questions and answer
        LOG_RAW( "Dart-Set Qa mode\r\n" );
    }
    else
    {
        DartWZSInfo.mode = false;    // Actively upload
        LOG_RAW( "Dart-Set Au mode\r\n" );
    }
    return 0;
}

static void bsp_dartwzs_request( void )
{
    uint8_t _data[9];
    uint8_t _len = 0x00;
    /* Fill struct */
    _data[_len++] = 0xFF;   // head
    _data[_len++] = 0x01;
    _data[_len++] = 0x86;   // Command
    _data[_len++] = 0x00;
    _data[_len++] = 0x00;
    _data[_len++] = 0x00;
    _data[_len++] = 0x00;
    _data[_len++] = 0x00;
    _data[_len++] = 0x79;
    DARTWZS_API_SEND( _data, 0x09 );
}

static int packet_format_check( const uint8_t* _Data, uint8_t _Length )
{
    assert( _Data );
    if( _Length < 0x09 )
    {
        return -101;  // data too short
    }
    /* Check data head */
    if( _Data[0] != 0xFF )
    {
        return -102;  // head not match
    }
    /* Check checksum */
    uint8_t _checksum = checksumGet( _Data, 0x09 );
    if( _Data[8] != _checksum )
    {
        LOG_RAW( "Dart-Checksum fail %02X-%02X\r\n", _Data[8], _checksum );
        return -103;  // Checksum check fail
    }
    return 0;
}

static uint8_t checksumGet( const uint8_t* _Data, uint8_t _Length )
{
    assert( _Length > 2 );
    uint8_t i;
    uint8_t checksum = 0x00;
    /* Skip default head byte */
    for( i = 1; i < ( _Length - 1 ); i++ )
    {
        checksum += _Data[i];
    }
    return ( ( ~checksum ) + 1 );
}

创建 bsp_dartwzs.h 文档内容如下:

/********************************************************************************
  * 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
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/* Define to prevent recursive inclusion -------------------------------------*/
#ifndef __BSP_DARTWZS_H__
#define __BSP_DARTWZS_H__
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif /* __cplusplus */
/* Exported constants --------------------------------------------------------*/
/* Exported macros -----------------------------------------------------------*/
/* Exported types ------------------------------------------------------------*/
/* Exported functions --------------------------------------------------------*/

/// @brief Initialize Dart WZ-S sensor
/// @return @see bsp_uart_user_init
__API__ int bsp_dartwzs_init( void );

/// @brief Test function
/// @return sensor value. unit: 0.001ppm
__API__ int bsp_dartwzs_coroutine( void );

/// @brief Change sensor mode
/// @param _Mode true: QaMode false: AuMode(default when powerOn)
/// @retval -1: send command fail
/// @retval 0: success
__API__ int bsp_dartwzs_mode( uint8_t _Mode );

#ifdef __cplusplus
}
#endif /* __cplusplus */
#endif /* __BSP_DARTWZS_H__ */

相关串口驱动等底层驱动部分参见 bsp_usart.c 文档内容:

/********************************************************************************
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#include "bsp_usart.h"
#include <string.h>         //memcpy

/* Porting config */
// #define UARTx_BOUND                     9600
#define UARTx_NAME                      USART1
#define UARTx_RCC                       RCU_USART1
#define UARTx_GPIO_RCC                  (RCU_GPIOA)
#define UARTx_PIN_TX                    GPIO_PIN_2
#define UARTx_PORT_TX                   GPIOA
#define UARTx_AF_TX                     GPIO_AF_7
#define UARTx_PIN_RX                    GPIO_PIN_3
#define UARTx_PORT_RX                   GPIOA
#define UARTx_AF_RX                     GPIO_AF_7
/* interrupt */
#define UARTx_IRQ_CHANNEL               USART1_IRQn
#define UARTx_IRQ_HANDLER               USART1_IRQHandler
#define UARTx_IRQ_PRIORITY              5

/* Revice data buffer size */
#define UARTx_RX_BUFFER_SIZE             16  // at least 9Bytes

#define MIN(n,m)                        (((n) < (m)) ? (n) : (m))

struct
{
    bool    initialize;
    bool    rx_flag;
    uint8_t length;
    uint8_t buffer[UARTx_RX_BUFFER_SIZE];
} bsp_uart_user;

__API__ int bsp_uart_user_init( uint32_t _BandRate )
{
    if( bsp_uart_user.initialize != false )
    {
        return 0;
    }
    /* Enable the UART Clock */
    rcu_periph_clock_enable( UARTx_GPIO_RCC );
    rcu_periph_clock_enable( UARTx_RCC );
    /* Configure the UART TX pin */
    gpio_af_set( UARTx_PORT_TX, UARTx_AF_TX, UARTx_PIN_TX );
    gpio_mode_set( UARTx_PORT_TX, GPIO_MODE_AF, GPIO_PUPD_PULLUP, UARTx_PIN_TX );
    gpio_output_options_set( UARTx_PORT_TX, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, UARTx_PIN_TX );
    /* Configure the UART RX pin */
    gpio_af_set( UARTx_PORT_RX, UARTx_AF_RX, UARTx_PIN_RX );
    gpio_mode_set( UARTx_PORT_RX, GPIO_MODE_AF, GPIO_PUPD_PULLUP, UARTx_PIN_RX );
    gpio_output_options_set( UARTx_PORT_RX, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, UARTx_PIN_RX );
    /* Configure UART param: 8N1 */
    usart_deinit( UARTx_NAME );
    usart_baudrate_set( UARTx_NAME, _BandRate );
    usart_parity_config( UARTx_NAME, USART_PM_NONE );
    usart_word_length_set( UARTx_NAME, USART_WL_8BIT );
    usart_stop_bit_set( UARTx_NAME, USART_STB_1BIT );
    /* Enabel transmit mode */
    usart_transmit_config( UARTx_NAME, USART_TRANSMIT_ENABLE );
    usart_receive_config( UARTx_NAME, USART_RECEIVE_ENABLE );
    /* Configure interrupt */
    nvic_irq_enable( UARTx_IRQ_CHANNEL, UARTx_IRQ_PRIORITY, 0 );
    /* Interrupt mode */
    /* receive data not empty interrupt */
    usart_interrupt_enable( UARTx_NAME, USART_INT_RBNE );
    usart_interrupt_enable( UARTx_NAME, USART_INT_IDLE );
    usart_flag_clear( UARTx_NAME, USART_FLAG_TC );
    /* Enable periph */
    usart_enable( UARTx_NAME );
    bsp_uart_user.initialize = true;
    return 0;
}

__API__ uint32_t bsp_uart_user_send( uint8_t* _Data, uint32_t _Length )
{
#if 0
    if( USART_CTL0( UARTx_NAME ) & ( USART_CTL0_UEN ) != ( USART_CTL0_UEN ) )
    {
        return 0;   // Device is disable
    }
#else
    if( bsp_uart_user.initialize == false )
    {
        return 0;
    }
#endif
    for( uint32_t i = 0; i < _Length; i++ )
    {
        usart_data_transmit( UARTx_NAME, *( ( char* )_Data + i ) );
        while( usart_flag_get( UARTx_NAME, USART_FLAG_TC ) == RESET );
    }
    return _Length;
}

__API__ uint32_t bsp_uart_user_recv( uint8_t* _Data, uint32_t _Length )
{
    assert( _Data );
    uint32_t _len = 0;
    if( bsp_uart_user.initialize == false )
    {
        return 0;
    }
    _len = MIN( _Length, bsp_uart_user.length );
    if( ( bsp_uart_user.rx_flag != false ) && ( _len > 0 ) )
    {
        memcpy( _Data, bsp_uart_user.buffer, _len );
        /* Clear receive status */
        bsp_uart_user.length  = 0x00;
        bsp_uart_user.rx_flag = false;
    }
    return _len;
}

__IRQ__ void UARTx_IRQ_HANDLER( void )
{
    /* Data processing after initialization */
    if( bsp_uart_user.initialize != true )
    {
        return;
    }
    /* Receive Data not empty */
    if( usart_interrupt_flag_get( UARTx_NAME, USART_INT_FLAG_RBNE ) != RESET )
    {
        /* Read one byte from the receive data register */
        uint8_t _recv = ( usart_data_receive( UARTx_NAME ) & 0xFF );
        /* Push one byte to receive fifo */
        if( bsp_uart_user.rx_flag != false )
        {
            return; //Buffer data not processed, skipping reception
        }
        if( bsp_uart_user.length < UARTx_RX_BUFFER_SIZE )
        {
            // Prevent overflow
            bsp_uart_user.buffer[bsp_uart_user.length++] = _recv;
        }
    }
    /* Bus idle */
    else if( usart_interrupt_flag_get( UARTx_NAME, USART_INT_FLAG_IDLE ) != RESET )
    {
        /* Clear IDLE */
        ( void )USART_STAT0( UARTx_NAME );
        ( void )USART_DATA( UARTx_NAME );
        if( bsp_uart_user.length )
        {
            bsp_uart_user.rx_flag = true;
        }
    }
    /* Overrun error : skip */
}

/*---- Log output simple apis ----------------------------------------------- */

__API__ void _LOG_HEX( char* _Name, uint8_t _Width, uint8_t* _Data, uint8_t _Length )
{
    size_t _len;
    for( size_t i = 0; i < _Length; i += _Width )
    {
        /* Name */
        printf( "%-*.*s ", 16, 16, _Name );
        /* Timestamp */
        /* Fill data */
        _len = 0x00;
        for( size_t j = 0; j < _Width; j++ )
        {
            if( ( i + j ) < _Length )
            {
                printf( "%02X", _Data[i + j] );
            }
            if( ( j + 1 ) % 4 == 0 )
            {
                printf( " " );
            }
        }
        printf( "\r\n" );
    }
}

/*---- Official printf interface(KeilMDK microLib) -------------------------- */

/************************************************
函数名称 ： usart_gpio_config
功    能 ： 串口配置GPIO
参    数 ： band_rate:波特率
返 回 值 ： 无
作    者 ： LC
*************************************************/
void usart_gpio_config( uint32_t band_rate )
{
    /* 开启时钟 */
    rcu_periph_clock_enable( BSP_USART_TX_RCU ); // 开启串口时钟
    rcu_periph_clock_enable( BSP_USART_RX_RCU ); // 开启端口时钟
    rcu_periph_clock_enable( BSP_USART_RCU );    // 开启端口时钟
    /* 配置GPIO复用功能 */
    gpio_af_set( BSP_USART_TX_PORT, BSP_USART_AF, BSP_USART_TX_PIN );
    gpio_af_set( BSP_USART_RX_PORT, BSP_USART_AF, BSP_USART_RX_PIN );
    /* 配置GPIO的模式 */
    /* 配置TX为复用模式 上拉模式 */
    gpio_mode_set( BSP_USART_TX_PORT, GPIO_MODE_AF, GPIO_PUPD_PULLUP, BSP_USART_TX_PIN );
    /* 配置RX为复用模式 上拉模式 */
    gpio_mode_set( BSP_USART_RX_PORT, GPIO_MODE_AF, GPIO_PUPD_PULLUP, BSP_USART_RX_PIN );
    /* 配置TX为推挽输出 50MHZ */
    gpio_output_options_set( BSP_USART_TX_PORT, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, BSP_USART_TX_PIN );
    /* 配置RX为推挽输出 50MHZ */
    gpio_output_options_set( BSP_USART_RX_PORT, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, BSP_USART_RX_PIN );
    /* 配置串口的参数 */
    usart_deinit( BSP_USART );                               // 复位串口
    usart_baudrate_set( BSP_USART, band_rate );              // 设置波特率
    usart_parity_config( BSP_USART, USART_PM_NONE );         // 没有校验位
    usart_word_length_set( BSP_USART, USART_WL_8BIT );       // 8位数据位
    usart_stop_bit_set( BSP_USART, USART_STB_1BIT );             // 1位停止位
    /* 使能串口 */
    usart_enable( BSP_USART );                                   // 使能串口
    usart_transmit_config( BSP_USART, USART_TRANSMIT_ENABLE ); // 使能串口发送
}

/************************************************
函数名称 ： usart_send_data
功    能 ： 串口重发送一个字节
参    数 ： ucch：要发送的字节
返 回 值 ：
作    者 ： LC
*************************************************/
void usart_send_data( uint8_t ucch )
{
    usart_data_transmit( BSP_USART, ( uint8_t )ucch );                       // 发送数据
    while( RESET == usart_flag_get( BSP_USART, USART_FLAG_TBE ) ); // 等待发送数据缓冲区标志置位
}

/************************************************
函数名称 ： usart_send_String
功    能 ： 串口发送字符串
参    数 ： ucstr:要发送的字符串
返 回 值 ：
作    者 ： LC
*************************************************/
void usart_send_string( uint8_t* ucstr )
{
    while( ucstr && *ucstr )      // 地址为空或者值为空跳出
    {
        usart_send_data( *ucstr++ ); // 发送单个字符
    }
}

/************************************************
函数名称 ： fputc
功    能 ： 串口重定向函数
参    数 ：
返 回 值 ：
作    者 ： LC
*************************************************/
int fputc( int ch, FILE* f )
{
    usart_send_data( ch );
    // 等待发送数据缓冲区标志置位
    return ch;
}

2.47.5 移植验证

工程主函数内修改如下:

/********************************************************************************
  * 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：https://dri8c0qdfb.feishu.cn/docx/EGRVdxunnohkrNxItYTcrwAnnHe
  * 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_usart.h"
/* Porting files */
#include "dartwzs/bsp_dartwzs.h"

int main( void )
{
    /* Bsp configuration */
    nvic_priority_group_set( NVIC_PRIGROUP_PRE2_SUB2 );
    systick_config();
    usart_gpio_config( 115200U );
    /* User configuration */
    uint8_t count = 0;
    if( bsp_dartwzs_init() != 0 )
    {
        LOG_RAW( "Error component initialization failed\r\n" );
        delay_1ms( 5000 );
        NVIC_SystemReset(); //Call software reset system
    }
    LOG_RAW( "Component demo start\r\n" );
    while( 1 )
    {
        {
            /* Auto change sensor mode */
            count++;
            if( count == 100 )
            {
                bsp_dartwzs_mode( true );
            }
            else if( count == 200 )
            {
                bsp_dartwzs_mode( false );
                count = 0x00;
            }
        }
        LOG_RAW( "Test count %d %s\r\n", count, ( count >= 100 ) ? "Qa" : "Au" );
        bsp_dartwzs_coroutine();    // test fucntions
        delay_1ms( 1000 );
    }
}

案例现象：

上电后,每 100 秒切换一次模式,默认处于主动推送模式(1Hz).

• 推送模式: 梁山派被动等待串口数据(每秒查询一次),解析后将结果输出至调试串口
• 查询模式: 梁山派按照 1Hz 频率发送查询命令给模块,将返回数据解析结果输出至调试串口

注意: 日志中数据单位非实际单位,仅作为数据类型提示.如 ppm 值日志显示 3ppm 实际应为 0.003ppm

移植成功示例:

移植成功示例