土壤湿度传感器

土壤湿度模块是一个简易的水分传感器可用于检测土壤的水分,表面镀镍而不易生锈,延长使用寿命感应面积宽提高导电性能。模块双输出模式,数字量输出简单模拟量输出更精确。灵敏度可调（图中蓝电位器调节阀值)。比较器采用LM393芯片工作稳定,信号干净。设有固定螺栓孔方便安装。使用这个传感器制作一款自动浇花装置，让您的花园里的植物不用人去管理。

模块来源

采购链接：
https://detail.tmall.com/item.htm?abbucket=15&id=691640308824&ns=1&spm=a21n57.1.0.0.76ea523cQF7VPZ
资料下载链接：
https://pan.baidu.com/s/1HJ3WhTG6dpNf-BdgW3zLlg?pwd=8889
资料提取码：8889

规格参数

工作电压：3.3V-5V
工作电流：150MA
输出方式: DO接口为数字量输出 AO接口为模拟量输出
读取方式：ADC
管脚数量：4 Pin（2.54mm间距排针）

移植过程

我们的目标是在天空星GD32F407上能够判断当前环境状况的功能。首先要获取资料，查看数据手册应如何实现，再移植至我们的工程。

查看资料

1. 传感器适用于土壤的湿度检测;
2. 模块中蓝色的电位器是用于土壤湿度的阀值调节,顺时针调节，控制的湿度会越大，逆时针越小；
3. 数字量输出DO可以与单片机直接相连,通过单片机来检测高低电平，由此来检测土壤湿度；
4. 小板模拟量输出A0可以和AD模块相连,通过AD转换,可以获得土壤湿度更精确的数值；

原理就是将买模块自带的叉子插入土壤，水分充足的时候导电，土壤中的水将叉子的两端连通。
可以做一个小实验，拿一个金属制品，贴在叉子上将叉子两端短接，就会发现模块上面的DO_LED亮了。

引脚选择

想要使用ADC，需要确定使用的引脚是否有ADC外设功能。可以通过数据手册【GD32F407xx_Datasheet_Rev2.7.pdf】进行查看。

在数据手册的第40页结尾，是关于GD32F407Vx系列芯片引脚的功能定义示意图。

当前只有AO引脚需要使用到ADC接口，所以DO引脚可以使用开发板上其他的GPIO。这里选择使用PC1的附加ADC功能。使用ADC0的第11道输入通道。

移植至工程

移植步骤中的导入.c和.h文件与【2.1 DHT11温湿度传感器】相同，只是将.c和.h文件更改为bsp_soilHumidity.c与bsp_soilHumidity.h。见2.1.3.3 移植至工程。这里不再过多讲述。移植完成后面修改相关代码。
在文件bsp_soilHumidity.c中，编写如下代码。

/*
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 * Date           Author       Notes
 * 2023-11-02     LCKFB-yzh    first version
 */


#include "bsp_soilHumidity.h"
#include "board.h"


 //DMA缓冲区
uint16_t gt_adc_val[][];


/******************************************************************
 * 函 数 名 称：ADC_DMA_Init
 * 函 数 说 明：初始化ADC+DMA功能
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void ADC_DMA_Init(void)
{
        /* DMA初始化功能结构体定义 */
        dma_single_data_parameter_struct dma_single_data_parameter;

        /* 使能引脚时钟 */
        rcu_periph_clock_enable(RCU_SH_GPIO_AO);
        rcu_periph_clock_enable(RCU_SH_GPIO_DO);
        /* 使能ADC时钟 */
        rcu_periph_clock_enable(RCU_SH_ADC);

        /* 使能DMA时钟 */
        rcu_periph_clock_enable(RCU_SH_DMA);

        /*        配置ADC时钟        */
        adc_clock_config(ADC_ADCCK_PCLK2_DIV4);
        /*        配置DO为输入模式        */
        gpio_mode_set(PORT_SH_DO, GPIO_MODE_INPUT, GPIO_PUPD_NONE, GPIO_SH_DO);
        /*        配置AO为浮空模拟输入模式        */
        gpio_mode_set(PORT_SH_AO, GPIO_MODE_ANALOG, GPIO_PUPD_NONE, GPIO_SH_AO); // PC1 : ADC012_IN11

        /*        配置ADC为独立模式        */
        adc_sync_mode_config(ADC_SYNC_MODE_INDEPENDENT);

    /*        使能连续转换模式        */
    adc_special_function_config(PORT_ADC, ADC_CONTINUOUS_MODE, ENABLE);

    /*        使能扫描模式        */
    adc_special_function_config(PORT_ADC, ADC_SCAN_MODE, ENABLE);

        /*        数据右对齐        */
    adc_data_alignment_config(PORT_ADC, ADC_DATAALIGN_RIGHT);

        /*        ADC0设置为规则组  一共使用 CHANNEL_NUM 个通道                */
        adc_channel_length_config(PORT_ADC, ADC_ROUTINE_CHANNEL, CHANNEL_NUM);

        /*        ADC规则通道配置：ADC0的通道11的扫描顺序为0；采样时间：15个周期                */
        /*        DMA开启之后 gt_adc_val[][] = PC1的数据   */
        adc_routine_channel_config(PORT_ADC, 0, CHANNEL_ADC, ADC_SAMPLETIME_56);//PC1

        /*        ADC0设置为12位分辨率                */
        adc_resolution_config(PORT_ADC, ADC_RESOLUTION_12B);

        /*        ADC外部触发禁用, 即只能使用软件触发                */
        adc_external_trigger_config(PORT_ADC, ADC_ROUTINE_CHANNEL, EXTERNAL_TRIGGER_DISABLE);

        /*        使能规则组通道每转换完成一个就发送一次DMA请求                */
        adc_dma_request_after_last_enable(PORT_ADC);

        /*        使能DMA请求                */
        adc_dma_mode_enable(PORT_ADC);

        /*        使能DMA                */
        adc_enable(PORT_ADC);

        /*        等待ADC稳定                */
        delay_ms(1);

        /*        开启ADC自校准                */
        adc_calibration_enable(PORT_ADC);

    /*        清除 DMA通道0 之前配置         */
        dma_deinit(PORT_DMA, CHANNEL_DMA);

        /*        DMA初始化配置         */
        dma_single_data_parameter.periph_addr = (uint32_t)(&ADC_RDATA(PORT_ADC));         //设置DMA传输的外设地址为ADC0基地址
        dma_single_data_parameter.periph_inc = DMA_PERIPH_INCREASE_DISABLE;                         //关闭外设地址自增
        dma_single_data_parameter.memory0_addr = (uint32_t)(gt_adc_val);                         //设置DMA传输的内存地址为 gt_adc_val数组
        dma_single_data_parameter.memory_inc = DMA_MEMORY_INCREASE_ENABLE;                         //开启内存地址自增（因为不止一个通道）
        dma_single_data_parameter.periph_memory_width = DMA_PERIPH_WIDTH_16BIT;             //传输的数据位 为 16位
        dma_single_data_parameter.direction = DMA_PERIPH_TO_MEMORY;                                         //DMA传输方向为 外设往内存
        dma_single_data_parameter.number = SAMPLES * CHANNEL_NUM;                                     //传输的数据长度为：每个通道采集30次 * 1个通道
        dma_single_data_parameter.priority = DMA_PRIORITY_HIGH;                                                 //设置高优先级
        dma_single_data_mode_init(PORT_DMA, CHANNEL_DMA, &dma_single_data_parameter);//将配置保存至DMA1的通道0

        /*        DMA通道外设选择                */
        /*        数据手册的195页根据PERIEN[]值确定第三个参数，例是100 则为DMA_SUBPERI4          例是010 则为DMA_SUBPERI2         */
        /*        我们是ADC0功能，PERIEN[]值为000，故为DMA_SUBPERI0                */
        dma_channel_subperipheral_select(PORT_DMA, CHANNEL_DMA, DMA_SUBPERI0);

        /*        使能DMA1通道0循环模式                */
        dma_circulation_enable(PORT_DMA, CHANNEL_DMA);

        /*        启动DMA1的通道0功能                */
        dma_channel_enable(PORT_DMA, CHANNEL_DMA);

        /*        开启软件触发ADC转换                */
        adc_software_trigger_enable(PORT_ADC, ADC_ROUTINE_CHANNEL);
}


/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Get_Adc_Dma_Value
 * 函 数 说 明：对DMA保存的数据进行平均值计算后输出
 * 函 数 形 参：CHx 第几个扫描的数据
 * 函 数 返 回：对应扫描的ADC值
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
unsigned int Get_Adc_Dma_Value(char CHx)
{
        unsigned char i = 0;
        unsigned int AdcValue = 0;

    /* 因为采集 SAMPLES 次，故循环 SAMPLES 次 */
        for(i=0; i< SAMPLES; i++)
        {
        /*    累加    */
                AdcValue+=gt_adc_val[][];
        }
    /* 求平均值 */
        AdcValue=AdcValue / SAMPLES;
//                printf("%d\r\n",AdcValue);

        return AdcValue;
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Get_SH_Percentage_value
 * 函 数 说 明：读取值，并且返回百分比
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：返回百分比
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
unsigned int Get_SH_Percentage_value(void)
{
    int adc_max = 4095;
    int adc_new = 0;
    int Percentage_value = 0;

    adc_new = Get_Adc_Dma_Value(0);

    Percentage_value = ((float)adc_new/adc_max) * 100;
    return Percentage_value;
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Get_SH_DO_value
 * 函 数 说 明：获取引脚的电平状态
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：0=未检测到高于灵敏度的可燃气体值 1=检测到高于灵敏度的可燃气体值
 * 作       者：LC
 * 备       注：调整模块上的滑动电阻即可调整灵敏度
******************************************************************/
char Get_SH_DO_value(void)
{
    if( gpio_input_bit_get(PORT_SH_DO,GPIO_SH_DO) == RESET )
    {
        return 0;
    }
    else
    {
        return 1;
    }
}

在文件bsp_soilHumidity.h中，编写如下代码。

#ifndef _BSP_SOILHUMIDITY_H_
#define _BSP_SOILHUMIDITY_H_

#include "gd32f4xx.h"


#define RCU_SH_GPIO_AO    RCU_GPIOC
#define RCU_SH_GPIO_DO    RCU_GPIOA

#define RCU_SH_ADC             RCU_ADC0
#define RCU_SH_DMA             RCU_DMA1

#define PORT_DMA        DMA1
#define CHANNEL_DMA     DMA_CH0

#define PORT_ADC        ADC0
#define CHANNEL_ADC     ADC_CHANNEL_11

#define PORT_SH_AO             GPIOC
#define GPIO_SH_AO             GPIO_PIN_1

#define PORT_SH_DO             GPIOA
#define GPIO_SH_DO             GPIO_PIN_1

 //采样次数
#define SAMPLES         30
//采样通道数
#define CHANNEL_NUM     1


extern uint16_t gt_adc_val[][];  //DMA缓冲区


void ADC_DMA_Init(void);
unsigned int Get_Adc_Dma_Value(char CHx);
unsigned int Get_SH_Percentage_value(void);
char Get_SH_DO_value(void);

#endif

移植验证

在自己工程中的main主函数中，编写如下。

/*
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 * Change Logs:
 * Date           Author       Notes
 * 2023-11-02     LCKFB-yzh    first version
 */
#include "board.h"
#include "bsp_soilHumidity.h"

int main(void)
{
    board_init();
    bsp_uart_init();

    ADC_DMA_Init();
    printf("ADC+DMA demo start\r\n");
    while(1)
    {
        printf("Soil Humidity = %d\r\n", Get_SH_Percentage_value() );
        delay_ms(1000);
    }
}

移植成功案例：

代码下载

链接在开发板介绍章节的资料下载！！