LPC54608 + HDC2010 + 环境温湿度监测

idiy

1.软件开发环境

• IDE: MCUXPresso
• SDK: MCUXPresso SDK
  
  • FreeRTOS
  • I2C 驱动
  • I2C FreeRTOS 驱动
  • USART 驱动
  • 调试接口
    

2.硬件及连接

• MCU: LPC54608
• 温湿度传感器: HDC2010
• 通信接口: I2C
  
  • MCU Flexcomm1
  • 通信速率: 100 kbps
    
• Flexcomm0: 调试串口
  

3.HDC2010 简单介绍

HDC2010 集成了湿度和温度传感器，以极低的功耗提供了高精度的测量。其框图如下：



3.1 HDC2010 的 I2C 总线读写操作

3.2 HDC2010 寄存器映射

4.开发步骤
4.1 创建开发环境

• 下载安装 MCUXPresso
• 注册 NXP 官网并下载 SDK
• 安装 SDK
  

4.2 基于 SDK 创建新的工程

4.2.1 创建工程

4.2.2 选择开发板

4.2.3 配置工程


4.2.4 修改工程设置



我要吐槽：基于 MCUXPresso SDK 生成的项目中如果有FreeRTOS组件，则FreeRTOS的配置文件中的一个宏需要修改一下，否则不能成功创建task并且运行。我经过设置断点跟踪到prot.c的355行，发现在这里configASSERT了。NXP会不会因为我发现的这个bug送给我一份神秘的礼物呢？


左边是例程工程配置，右边是自动生成工程的配置

4.3 Flexcomm1引脚分配
4.3.1 打开引脚配置工具


4.3.2 使用引脚配置工具分配引脚并生成初始化代码

4.4 初始化
4.4.1 Flexcomm1 硬件初始化


4.4.2 创建task

1. void HDC2010_test(void)
   
2. {
   
3.     PRINTF("HDC2010_test start\n");
   
4.     if (xTaskCreate(master_task, "Master_task", configMINIMAL_STACK_SIZE + 134, NULL, master_task_PRIORITY, NULL) !=
   
5.         pdPASS)
   
6.     {
   
7.         PRINTF("Failed to create master task");
   
8.         while (1)
   
9.             ;
   
10.     }
    
11.     vTaskStartScheduler();
    
12.     for (;;)
    
13.         ;
    
14. }
    

复制代码

4.4.3 HDC2010初始化
4.4.3.1 主机 I2C 初始化

1.     NVIC_SetPriority(EXAMPLE_I2C_MASTER_IRQ, I2C_NVIC_PRIO + 1);
   
2.     EnableIRQ(EXAMPLE_I2C_MASTER_IRQ);
   
3. 
   
4.     /*
   
5.      * masterConfig.baudRate_Bps = 100000U;
   
6.      * masterConfig.enableStopHold = false;
   
7.      * masterConfig.glitchFilterWidth = 0U;
   
8.      * masterConfig.enableMaster = true;
   
9.      */
   
10.     I2C_MasterGetDefaultConfig(&masterConfig);
    
11.     masterConfig.baudRate_Bps = I2C_BAUDRATE;
    
12.     sourceClock               = I2C_MASTER_CLOCK_FREQUENCY;
    
13. 
    
14.     status = I2C_RTOS_Init(&master_rtos_handle, EXAMPLE_I2C_MASTER, &masterConfig, sourceClock);
    
15.     if (status != kStatus_Success)
    
16.     {
    
17.         PRINTF("I2C master: error during init, %d", status);
    
18.     }
    

复制代码

4.4.3.2 HDC2010_init()

初始化从机 HDC2010 的地址。

1. static int _addr;                                        // Address of sensor
   
2. 
   
3. void HDC2010_init(uint8_t addr)
   
4. {
   
5.     _addr = addr;
   
6. }
   

复制代码

4.4.3.3 HDC2010 配置

1.     HDC2010_init(I2C_MASTER_SLAVE_ADDR_7BIT);
   
2.     HDC2010_reset(&master_rtos_handle);
   
3.     HDC2010_setHighTemp(&master_rtos_handle, 28);
   
4.     HDC2010_setLowTemp(&master_rtos_handle, 22);
   
5.     HDC2010_setHighHumidity(&master_rtos_handle, 55);
   
6.     HDC2010_setLowHumidity(&master_rtos_handle, 44);
   
7.     HDC2010_enableInterrupt(&master_rtos_handle);
   
8.     HDC2010_enableThresholdInterrupt(&master_rtos_handle);
   
9.     HDC2010_setInterruptPolarity(&master_rtos_handle, ACTIVE_HIGH);
   
10.     HDC2010_setInterruptMode(&master_rtos_handle, COMPARATOR_MODE);
    
11.     HDC2010_setMeasurementMode(&master_rtos_handle, TEMP_AND_HUMID);
    
12.     HDC2010_setRate(&master_rtos_handle, ONE_HZ);
    
13.     HDC2010_setTempRes(&master_rtos_handle, FOURTEEN_BIT);
    
14.     HDC2010_setHumidRes(&master_rtos_handle, FOURTEEN_BIT);
    
15.     HDC2010_triggerMeasurement(&master_rtos_handle);
    

复制代码

4.5 HDC2010驱动代码

MUCXPresso SDK 提供了丰富的 I2C 驱动 API，有主机 API, 从机API, DMA API已经 FreeRTOS API。在这里，我采用了 主机 API 和 FreeRTOS API。FreeRTOS API及其简单，只有 3个 API：I2C_RTOS_Init()，I2C_RTOS_Deinit()，I2C_RTOS_Transfer()。在实际使用过程中，只用2个 API 就可以进行 I2C 传输操作了。没错，只要I2C_RTOS_Init() 和 I2C_RTOS_Transfer()就可以了。使用I2C_RTOS_Init() 初始化主机之后，每次数据传输只需要调用I2C_RTOS_Transfer()就可以了。

再来看看 HDC 的读写操作，只有4种操作：单字节写，多字节写，单字节读，多字节读。利用FreeRTOS API可以轻易完成这4种操作。

我给出软件复位和读取温度的操作，其余操作可模仿完成。关键的地方在于 HDC2010的寄存器的不同以及读取/写入数据的处理不同。


4.5.1 软件复位

1. /*  Bit 7 of the CONFIG register can be used to trigger a
   
2.     soft reset  */
   
3. void HDC2010_reset(i2c_rtos_handle_t *handle)
   
4. {
   
5.     i2c_master_transfer_t masterXfer;
   
6.     uint8_t buff[4];
   
7.     status_t status;
   
8. 
   
9.     memset(&masterXfer, 0, sizeof(masterXfer));
   
10.     masterXfer.slaveAddress   = _addr;
    
11.     masterXfer.direction      = kI2C_Write;
    
12.     masterXfer.subaddress     = 0;
    
13.     masterXfer.subaddressSize = 0;
    
14.     masterXfer.data           = buff;
    
15.     masterXfer.dataSize       = 0;
    
16.     masterXfer.flags          = kI2C_TransferDefaultFlag;
    
17. 
    
18.     buff[0] = CONFIG;
    
19.     masterXfer.dataSize ++;
    
20. 
    
21.     status = I2C_RTOS_Transfer(handle, &masterXfer);
    
22.     if (status != kStatus_Success)
    
23.     {
    
24.         PRINTF("%s() line=%d=>error during write transaction, %d\n", __func__, __LINE__, status);
    
25.     }
    
26. 
    
27.     masterXfer.slaveAddress   = _addr;
    
28.     masterXfer.direction      = kI2C_Read;
    
29.     masterXfer.subaddress     = 0;
    
30.     masterXfer.subaddressSize = 0;
    
31.     masterXfer.data           = buff;
    
32.     masterXfer.dataSize       = 1;
    
33.     masterXfer.flags          = kI2C_TransferDefaultFlag;
    
34. 
    
35.     status = I2C_RTOS_Transfer(handle, &masterXfer);
    
36.     if (status != kStatus_Success)
    
37.     {
    
38.         PRINTF("%s() line=%d=>error during read transaction, %d\n", __func__, __LINE__, status);
    
39.     }
    
40. 
    
41.     buff[1] = (buff[0] | 0x80);
    
42.     buff[0] = CONFIG;
    
43.     memset(&masterXfer, 0, sizeof(masterXfer));
    
44.     masterXfer.slaveAddress   = _addr;
    
45.     masterXfer.direction      = kI2C_Write;
    
46.     masterXfer.subaddress     = 0;
    
47.     masterXfer.subaddressSize = 0;
    
48.     masterXfer.data           = buff;
    
49.     masterXfer.dataSize       = 2;
    
50.     masterXfer.flags          = kI2C_TransferDefaultFlag;
    
51. 
    
52.     status = I2C_RTOS_Transfer(handle, &masterXfer);
    
53.     if (status != kStatus_Success)
    
54.     {
    
55.         PRINTF("%s() line=%d=>error during write transaction, %d\n", __func__, __LINE__, status);
    
56.     }
    
57. 
    
58.     vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(50));
    
59. }
    

复制代码

4.5.2 读取温度

1. float HDC2010_readTemp(i2c_rtos_handle_t *handle)
   
2. {
   
3.     i2c_master_transfer_t masterXfer;
   
4.     uint8_t buff[4];
   
5.     status_t status;
   
6.     uint8_t byte[2];
   
7.     uint16_t temp;
   
8. 
   
9.     memset(&masterXfer, 0, sizeof(masterXfer));
   
10.     masterXfer.slaveAddress   = _addr;
    
11.     masterXfer.direction      = kI2C_Write;
    
12.     masterXfer.subaddress     = 0;
    
13.     masterXfer.subaddressSize = 0;
    
14.     masterXfer.data           = buff;
    
15.     masterXfer.dataSize       = 0;
    
16.     masterXfer.flags          = kI2C_TransferDefaultFlag;
    
17. 
    
18.     buff[0] = TEMP_LOW;
    
19.     masterXfer.dataSize ++;
    
20. 
    
21.     status = I2C_RTOS_Transfer(handle, &masterXfer);
    
22.     if (status != kStatus_Success)
    
23.     {
    
24.         PRINTF("%s() line=%d=>error during write transaction, %d\n", __func__, __LINE__, status);
    
25.     }
    
26. 
    
27.     masterXfer.slaveAddress   = _addr;
    
28.     masterXfer.direction      = kI2C_Read;
    
29.     masterXfer.subaddress     = 0;
    
30.     masterXfer.subaddressSize = 0;
    
31.     masterXfer.data           = buff;
    
32.     masterXfer.dataSize       = 1;
    
33.     masterXfer.flags          = kI2C_TransferDefaultFlag;
    
34. 
    
35.     status = I2C_RTOS_Transfer(handle, &masterXfer);
    
36.     if (status != kStatus_Success)
    
37.     {
    
38.         PRINTF("%s() line=%d=>error during read transaction, %d\n", __func__, __LINE__, status);
    
39.     }
    
40. 
    
41.     byte[0] = buff[0];
    
42. 
    
43.     memset(&masterXfer, 0, sizeof(masterXfer));
    
44.     masterXfer.slaveAddress   = _addr;
    
45.     masterXfer.direction      = kI2C_Write;
    
46.     masterXfer.subaddress     = 0;
    
47.     masterXfer.subaddressSize = 0;
    
48.     masterXfer.data           = buff;
    
49.     masterXfer.dataSize       = 0;
    
50.     masterXfer.flags          = kI2C_TransferDefaultFlag;
    
51. 
    
52.     buff[0] = TEMP_HIGH;
    
53.     masterXfer.dataSize ++;
    
54. 
    
55.     status = I2C_RTOS_Transfer(handle, &masterXfer);
    
56.     if (status != kStatus_Success)
    
57.     {
    
58.         PRINTF("%s() line=%d=>error during write transaction, %d\n", __func__, __LINE__, status);
    
59.     }
    
60. 
    
61.     masterXfer.slaveAddress   = _addr;
    
62.     masterXfer.direction      = kI2C_Read;
    
63.     masterXfer.subaddress     = 0;
    
64.     masterXfer.subaddressSize = 0;
    
65.     masterXfer.data           = buff;
    
66.     masterXfer.dataSize       = 1;
    
67.     masterXfer.flags          = kI2C_TransferDefaultFlag;
    
68. 
    
69.     status = I2C_RTOS_Transfer(handle, &masterXfer);
    
70.     if (status != kStatus_Success)
    
71.     {
    
72.         PRINTF("%s() line=%d=>error during read transaction, %d\n", __func__, __LINE__, status);
    
73.     }
    
74. 
    
75.     byte[1] = buff[0];
    
76. 
    
77.     temp = (unsigned int)byte[1] << 8 | byte[0];
    
78. 
    
79.     return (float)(temp)*165 / 65536 - 40;
    
80. }
    

复制代码

4.6 主任务代码

1. static void master_task(void *pvParameters)
   
2. {
   
3.     i2c_rtos_handle_t master_rtos_handle;
   
4.     i2c_master_config_t masterConfig;
   
5.     // i2c_master_transfer_t masterXfer;
   
6.     uint32_t sourceClock;
   
7.     status_t status;
   
8. 
   
9.     PRINTF("master task start\n");
   
10. 
    
11.     NVIC_SetPriority(EXAMPLE_I2C_MASTER_IRQ, I2C_NVIC_PRIO + 1);
    
12.     EnableIRQ(EXAMPLE_I2C_MASTER_IRQ);
    
13. 
    
14.     /*
    
15.      * masterConfig.baudRate_Bps = 100000U;
    
16.      * masterConfig.enableStopHold = false;
    
17.      * masterConfig.glitchFilterWidth = 0U;
    
18.      * masterConfig.enableMaster = true;
    
19.      */
    
20.     I2C_MasterGetDefaultConfig(&masterConfig);
    
21.     masterConfig.baudRate_Bps = I2C_BAUDRATE;
    
22.     sourceClock               = I2C_MASTER_CLOCK_FREQUENCY;
    
23. 
    
24.     status = I2C_RTOS_Init(&master_rtos_handle, EXAMPLE_I2C_MASTER, &masterConfig, sourceClock);
    
25.     if (status != kStatus_Success)
    
26.     {
    
27.         PRINTF("I2C master: error during init, %d", status);
    
28.     }
    
29.     PRINTF("I2C master init OK");
    
30.     PRINTF("\r\n");
    
31. 
    
32.     g_m_handle = &master_rtos_handle.drv_handle;
    
33. 
    
34.     HDC2010_init(I2C_MASTER_SLAVE_ADDR_7BIT);
    
35.     HDC2010_reset(&master_rtos_handle);
    
36.     HDC2010_setHighTemp(&master_rtos_handle, 28);
    
37.     HDC2010_setLowTemp(&master_rtos_handle, 22);
    
38.     HDC2010_setHighHumidity(&master_rtos_handle, 55);
    
39.     HDC2010_setLowHumidity(&master_rtos_handle, 44);
    
40.     HDC2010_enableInterrupt(&master_rtos_handle);
    
41.     HDC2010_enableThresholdInterrupt(&master_rtos_handle);
    
42.     HDC2010_setInterruptPolarity(&master_rtos_handle, ACTIVE_HIGH);
    
43.     HDC2010_setInterruptMode(&master_rtos_handle, COMPARATOR_MODE);
    
44.     HDC2010_setMeasurementMode(&master_rtos_handle, TEMP_AND_HUMID);
    
45.     HDC2010_setRate(&master_rtos_handle, ONE_HZ);
    
46.     HDC2010_setTempRes(&master_rtos_handle, FOURTEEN_BIT);
    
47.     HDC2010_setHumidRes(&master_rtos_handle, FOURTEEN_BIT);
    
48.     HDC2010_triggerMeasurement(&master_rtos_handle);
    
49. 
    
50.     while (true)
    
51.     {
    
52.         float t = HDC2010_readTemp(&master_rtos_handle);
    
53.         float h = HDC2010_readHumidity(&master_rtos_handle);
    
54.         PRINTF("%s() line=%d=>t=%.1f h=%.1f\n", __func__, __LINE__, t, h);
    
55.         vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(1000));
    
56.     }
    
57.    
    
58.     vTaskSuspend(NULL);
    
59. }
    

复制代码

主任务进行如下循环操作，读取温度和湿度数据，并将读取到的数据打印到调试串口，休眠1秒钟。

4.7 温湿度显示

打开串口接收数据，如下：


代码地址：http://github.com/iDiy/LPC54608J512_HDC2010

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