SGP30气体传感器

SGP30是一款单一芯片上具有多个传感元件的金属氧化物气体传感器，内集成4个气体传感元件，具有完全校准的空气质量输出信号。另外，SGP易于集成，能够将金属氧化物气体传感器集成到移动设备中，为智能家居、家电和物联网应用中的环境监测开辟了新的可能性。主要用于甲醛的检测!

模块来源

采购链接：
https://item.taobao.com/item.htm?spm=a21n57.1.0.0.1925523cK81vXF&id=629652345522&ns=1&abbucket=0#detail
也可以购买：
https://item.taobao.com/item.htm?spm=a21n57.1.0.0.1925523cK81vXF&id=609271054989&ns=1&abbucket=0
资料下载链接：
https://pan.baidu.com/s/16ITjdV34J8K2Wu24sB_iPg
提取码：1vds

规格参数

工作电压：3.3V
工作电流：40mA
输出方式: IIC
管脚数量：4 Pin

移植过程

我们的目标是在天空星HC32F4A0PITB上能够测量甲醛。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

简介
SGP30是一款单一芯片上具有多个传感元件的金属氧化物室内气体传感器，内部集成4个气体传感元件，具有完全校准的空气质量输出信号，主要是对空气质量进行检测。可以输出： TVOC（Total Volatile Organic Compounds，总挥发性有机物），量程为0~60000ppb；CO2浓度，量程400~60000ppm。

SGP30的传感（MEMS）部分基于金属氧化物（MOx）纳米颗粒的加热膜。气敏材料——金属氧化物颗粒上吸附的氧气与目标气体发生反应，从而释放出电子。这导致由传感器测量的金属氧化物层的电阻发生改变。简而言之，还原性气体的出现造成气敏材料表面氧浓度降低，改变了半导体的电阻（或电导率）。后续通过电路（ASIC）部分对电阻进行检测、信号处理与转换等，最终获取到气体值。
时序
I2C从机地址是0X58，由于地址只用到了7bit，最高位未使用，最低位为判断是读还是写，为0是读，为1是写，所以：

对于写SGP30，地址为(0X58 << 1) = 0XB0
对于读SGP30，地址为((0X58 << 1)) | 0X01 = 0XB1

SGP30的命令都是双字节的，先发高位。有如下命令：

常用的有两个，一个是0x2003为初始化SGP30命令，另一个0x2008为获取空气质量值命令。
SGP30获取的数据格式为：2位CO2数据+1位CO2的CRC校验+2位TVOC数据+1位TVOC的CRC校验。模块上电需要15s左右初始化，在初始化阶段读取的CO2浓度为400ppm，TVOC为0ppd且恒定不变。因此上电后一直读，直到TVOC不为0并且CO2不为400，SGP30模块才初始化完成。
初始化完成后刚开始读出数据会波动比较大，属于正常现象，一段时间后会逐渐趋于稳定。气体类传感器比较容易受环境影响，测量数据出现波动是正常的，可以添加滤波函数进行滤波。

引脚选择

移植至工程

移植步骤中的导入.c和.h文件与第二章的第1小节【DHT11温湿度传感器】相同，只是将.c和.h文件更改为bsp_sgp30.c与bsp_sgp30.h。这里不再过多讲述，移植完成后面修改相关代码。

在文件bsp_sgp30.c中，编写如下代码。

/*
 * 立创开发板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：https://oshwhub.com/forum
 * 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
 * Change Logs:
 * Date           Author       Notes
 * 2024-05-20     LCKFB-LP    first version
 */

#include "bsp_sgp30.h"
#include "stdio.h"
#include "board.h"


/******************************************************************
 * 函 数 名 称：SGP30_GPIO_Init
 * 函 数 说 明：SGP30的引脚初始化
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：只是引脚初始化，真正初始化： SGP30_Init
******************************************************************/
void SGP30_GPIO_Init(void)
{
    stc_gpio_init_t stcGpioInit; // 定义GPIO结构体

    // 关闭寄存器保护
    LL_PERIPH_WE(LL_PERIPH_ALL);

    (void)GPIO_StructInit(&stcGpioInit);
    stcGpioInit.u16PinState       = PIN_STAT_SET;
    stcGpioInit.u16PinOutputType  = PIN_OUT_TYPE_NMOS;// 开漏
    stcGpioInit.u16PinDir         = PIN_DIR_OUT;      // 输出模式
    stcGpioInit.u16PullUp         = PIN_PU_ON;        // 上拉开启

    (void)GPIO_Init(PORT_SGP30, GPIO_SDA|GPIO_SCL, &stcGpioInit);

    GPIO_SetPins(PORT_SGP30,GPIO_SDA|GPIO_SCL);
}


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

                SCL(0);
                delay_us(1);

        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：主机发送应答或者非应答信号
 * 函 数 形 参：0发送应答  1发送非应答
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void IIC_Send_Ack(unsigned char 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：I2C_WaitAck
 * 函 数 说 明：等待从机应答
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：0有应答  1超时无应答
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
unsigned char I2C_WaitAck(void)
{

        char ack = 0;
        unsigned char ack_flag = 10;
        SCL(0);
        SDA(1);
        SDA_IN();
        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：Send_Byte
 * 函 数 说 明：写入一个字节
 * 函 数 形 参：dat要写人的数据
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void Send_Byte(uint8_t dat)
{
        int i = 0;
        SDA_OUT();
        SCL(0);//拉低时钟开始数据传输

        for( i = 0; i < 8; i++ )
        {
                SDA( (dat & 0x80) >> 7 );
                delay_us(1);
                SCL(1);
                delay_us(5);
                SCL(0);
                delay_us(5);
                dat<<=1;
        }
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Read_Byte
 * 函 数 说 明：IIC读时序
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：读到的数据
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
unsigned char Read_Byte(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);
        }
        SCL(0);
  return receive;
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：SGP30_Write
 * 函 数 说 明：SGP30写命令
 * 函 数 形 参：regaddr_H命令高8位   regaddr_L命令低8位
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void SGP30_Write_cmd(uint8_t regaddr_H, uint8_t regaddr_L)
{
        IIC_Start();
        Send_Byte(0XB0); //发送器件地址+写指令
        I2C_WaitAck();
        Send_Byte(regaddr_H);           //发送控制地址
        I2C_WaitAck();
        Send_Byte(regaddr_L);    //发送数据
        I2C_WaitAck();
        IIC_Stop();
        delay_ms(100);
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：
 * 函 数 说 明：
 * 函 数 形 参：
 * 函 数 返 回：
 * 作       者：LC
 * 备       注：SGP30获取的数据格式为：2位CO2数据+1位CO2的CRC校验+2位TVOC数据+1位TVOC的CRC校验。
                模块上电需要15s左右初始化，在初始化阶段读取的CO2浓度为400ppm，TVOC为0ppd且恒定不变。
                因此上电后一直读，直到TVOC不为0并且CO2不为400，SGP30模块才初始化完成。
                初始化完成后刚开始读出数据会波动比较大，属于正常现象，一段时间后会逐渐趋于稳定。
                气体类传感器比较容易受环境影响，测量数据出现波动是正常的，可以添加滤波函数进行滤波。
******************************************************************/
uint32_t SGP30_Read(void)
{
        uint32_t dat;
        uint8_t crc;

        IIC_Start();
        Send_Byte(0XB1); //发送器件地址+读指令
        I2C_WaitAck();

        dat = Read_Byte();//CO2数据高8位
        IIC_Send_Ack(0);
        dat <<= 8;

        dat += Read_Byte();//CO2数据低8位
        IIC_Send_Ack(0);

        crc = Read_Byte(); //CO2的CRC校验
        IIC_Send_Ack(0);
        crc = crc;


        dat <<= 8;
        dat += Read_Byte();//TVOC数据高8位
        IIC_Send_Ack(0);

        dat <<= 8;
        dat += Read_Byte();//TVOC数据低8位
        IIC_Send_Ack(1);

        IIC_Stop();
        return(dat);
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：SGP30_Init
 * 函 数 说 明：SGP30初始化
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void SGP30_Init(void)
{
        SGP30_GPIO_Init();
        SGP30_Write_cmd(0x20, 0x03);
}

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287

在文件bsp_sgp30.h中，编写如下代码。

/*
 * 立创开发板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：https://oshwhub.com/forum
 * 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
 * Change Logs:
 * Date           Author       Notes
 * 2024-05-20     LCKFB-LP    first version
 */
#ifndef _BSP_SGP30_H_
#define _BSP_SGP30_H_

#include "hc32_ll.h"


//端口移植
#define PORT_SGP30      GPIO_PORT_B

#define GPIO_SDA        GPIO_PIN_08
#define GPIO_SCL        GPIO_PIN_09

//SDA输入模式
#define SDA_IN()         {      stc_gpio_init_t stcGpioInit; \
                                GPIO_StructInit(&stcGpioInit); \
                                stcGpioInit.u16PinState       = PIN_STAT_SET; \
                                stcGpioInit.u16PinDir         = PIN_DIR_IN; \
                                stcGpioInit.u16PullUp         = PIN_PU_ON; \
                                GPIO_Init(PORT_SGP30, GPIO_SDA, &stcGpioInit); \
                          }
//SDA输出模式
#define SDA_OUT()         {     stc_gpio_init_t stcGpioInit; \
                                GPIO_StructInit(&stcGpioInit); \
                                stcGpioInit.u16PinState       = PIN_STAT_SET; \
                                stcGpioInit.u16PinOutputType  = PIN_OUT_TYPE_NMOS; \
                                stcGpioInit.u16PinDir         = PIN_DIR_OUT; \
                                stcGpioInit.u16PullUp         = PIN_PU_ON; \
                                GPIO_Init(PORT_SGP30, GPIO_SDA, &stcGpioInit); \
                          }
//获取SDA引脚的电平变化
#define SDA_GET()       GPIO_ReadInputPins(PORT_SGP30, GPIO_SDA)
//SDA与SCL输出
#define SDA(x)          ( x ? GPIO_SetPins(PORT_SGP30,GPIO_SDA) : GPIO_ResetPins(PORT_SGP30,GPIO_SDA) )
#define SCL(x)          ( x ? GPIO_SetPins(PORT_SGP30,GPIO_SCL) : GPIO_ResetPins(PORT_SGP30,GPIO_SCL) )

void SGP30_Init(void);
uint32_t SGP30_Read(void);
void SGP30_Write_cmd(uint8_t a, uint8_t b);

#endif

移植验证

在自己工程中的main主函数中，编写如下。

/*
 * 立创开发板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：https://oshwhub.com/forum
 * 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
 * Change Logs:
 * Date           Author       Notes
 * 2024-05-20     LCKFB-LP    first version
 */
#include "board.h"
#include "bsp_uart.h"
#include "stdio.h"
#include "bsp_sgp30.h"

int32_t main(void)
{
    uint32_t CO2Data, TVOCData;  //定义CO2浓度变量与TVOC浓度变量
    uint32_t sgp30_dat;          //定义SGP30读取到的数据

    board_init();
    uart1_init(115200U);

    SGP30_Init();
    delay_ms(100);

    while (1)
    {
        SGP30_Write_cmd(0x20,0x08);
        sgp30_dat = SGP30_Read();                  //读取SGP30的值
        CO2Data = (sgp30_dat & 0xffff0000) >> 16;  //获取CO2的值
        TVOCData = sgp30_dat & 0x0000ffff;         //获取TVOC的值
        printf("CO2 : %0.2d\r\nTVOC : %0.2d\r\n\n",CO2Data,TVOCData);
        delay_ms(1000);
    }
}

上电效果：

模块移植成功案例代码:

文件下载

📌 资料下载中心（点击跳转）

📌 在 资料下载中心->HC32版本模块移植代码下载 里面的该章节压缩包中。

【标准库】模块移植手册

显示类

传感器类

无线通信类

控制类

显示类

传感器类

无线通信类

控制类

显示类

传感器类

无线通信类

控制类

SGP30气体传感器

模块来源

规格参数

移植过程

查看资料

引脚选择

移植至工程

移植验证

SGP30气体传感器 ​

模块来源 ​

规格参数 ​

移植过程 ​

查看资料 ​

引脚选择 ​

移植至工程 ​

移植验证 ​

SGP30气体传感器

模块来源

规格参数

移植过程

查看资料

引脚选择

移植至工程

移植验证