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SGP30是一款單一芯片上具有多個(gè)傳感元件的金屬氧化物氣體傳感器，內(nèi)集成4個(gè)氣體傳感元件，具有完全校準(zhǔn)的空氣質(zhì)量輸出信號(hào)。另外，SGP易于集成，能夠?qū)⒔饘傺趸餁怏w傳感器集成到移動(dòng)設(shè)備中，為智能家居、家電和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的環(huán)境監(jiān)測開辟了新的可能性。主要用于甲醛的檢測!

一模塊來源

模塊實(shí)物展示：

資料下載鏈接：

https://pan.baidu.com/s/16ITjdV34J8K2Wu24sB_iPg

資料提取碼：1vds

二 規(guī)格參數(shù)

工作電壓：3.3V

工作電流：40mA

輸出方式: IIC

管腳數(shù)量：4 Pin

以上信息見廠家資料文件

三移植過程

我們的目標(biāo)是將例程移植至CW32F030C8T6開發(fā)板上【能夠測量甲醛】。首先要獲取資料，查看數(shù)據(jù)手冊應(yīng)如何實(shí)現(xiàn)讀取數(shù)據(jù)，再移植至我們的工程。

3.1查看資料

SGP30是一款單一芯片上具有多個(gè)傳感元件的金屬氧化物室內(nèi)氣體傳感器，內(nèi)部集成4個(gè)氣體傳感元件，具有完全校準(zhǔn)的空氣質(zhì)量輸出信號(hào)，主要是對空氣質(zhì)量進(jìn)行檢測?？梢暂敵觯?/p>

TVOC（Total Volatile Organic Compounds，總揮發(fā)性有機(jī)物），量程為0~60000ppb；CO2濃度，量程400~60000ppm。

SGP30的傳感（MEMS）部分基于金屬氧化物（MOx）納米顆粒的加熱膜。氣敏材料——金屬氧化物顆粒上吸附的氧氣與目標(biāo)氣體發(fā)生反應(yīng)，從而釋放出電子。這導(dǎo)致由傳感器測量的金屬氧化物層的電阻發(fā)生改變。簡而言之，還原性氣體的出現(xiàn)造成氣敏材料表面氧濃度降低，改變了半導(dǎo)體的電阻（或電導(dǎo)率）。后續(xù)通過電路（ASIC）部分對電阻進(jìn)行檢測、信號(hào)處理與轉(zhuǎn)換等，最終獲取到氣體值。

I2C從機(jī)地址是0X58，由于地址只用到了7bit，最高位未使用，最低位為判斷是讀還是寫，為0是讀，為1是寫，所以：

對于寫SGP30，地址為(0X58 << 1) = 0XB0

對于讀SGP30，地址為((0X58 << 1)) | 0X01 = 0XB1

SGP30的命令都是雙字節(jié)的，先發(fā)高位。有如下命令：

常用的有兩個(gè)，一個(gè)是0x2003為初始化SGP30命令，另一個(gè)0x2008為獲取空氣質(zhì)量值命令。

SGP30獲取的數(shù)據(jù)格式為：2位CO2數(shù)據(jù)+1位CO2的CRC校驗(yàn)+2位TVOC數(shù)據(jù)+1位TVOC的CRC校驗(yàn)。模塊上電需要15s左右初始化，在初始化階段讀取的CO2濃度為400ppm，TVOC為0ppd且恒定不變。因此上電后一直讀，直到TVOC不為0并且CO2不為400，SGP30模塊才初始化完成。

初始化完成后剛開始讀出數(shù)據(jù)會(huì)波動(dòng)比較大，屬于正常現(xiàn)象，一段時(shí)間后會(huì)逐漸趨于穩(wěn)定。氣體類傳感器比較容易受環(huán)境影響，測量數(shù)據(jù)出現(xiàn)波動(dòng)是正常的，可以添加濾波函數(shù)進(jìn)行濾波。

3.2引腳選擇

模塊接線圖

3.3移植至工程

移植步驟中的導(dǎo)入.c和.h文件與【CW32模塊使用】DHT11 溫濕度傳感器相同，只是將.c和.h文件更改為bsp_sgp30.c與bsp_sgp30.h。這里不再過多講述，移植完成后面修改相關(guān)代碼。

在文件bsp_sgp30.c中，編寫如下代碼。

/* * Change Logs: * Date           Author       Notes * 2024-06-20     LCKFB-LP    first version */#include "bsp_sgp30.h"#include "stdio.h"
/****************************************************************** * 函 數(shù) 名 稱：SGP30_GPIO_Init * 函 數(shù) 說 明：SGP30的引腳初始化 * 函 數(shù) 形 參：無 * 函 數(shù) 返 回：無 * 作       者：LC * 備       注：只是引腳初始化，真正初始化： SGP30_Init******************************************************************/void SGP30_GPIO_Init(void){    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; // GPIO初始化結(jié)構(gòu)體
    RCC_SGP30_ENABLE();        // 使能GPIO時(shí)鐘
    GPIO_InitStruct.Pins = GPIO_SDA|GPIO_SCL;   // GPIO引腳    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD; // 開漏輸出    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_HIGH;    // 輸出速度高    GPIO_Init(PORT_SGP30, &GPIO_InitStruct);   // 初始化}

/****************************************************************** * 函 數(shù) 名 稱：IIC_Start * 函 數(shù) 說 明：IIC起始時(shí)序 * 函 數(shù) 形 參：無 * 函 數(shù) 返 回：無 * 作       者：LC * 備       注：無******************************************************************/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 數(shù) 名 稱：IIC_Stop * 函 數(shù) 說 明：IIC停止信號(hào) * 函 數(shù) 形 參：無 * 函 數(shù) 返 回：無 * 作       者：LC * 備       注：無******************************************************************/void IIC_Stop(void){        SDA_OUT();
        SCL(0);        SDA(0);
        SCL(1);        delay_us(5);        SDA(1);        delay_us(5);
}
/****************************************************************** * 函 數(shù) 名 稱：IIC_Send_Ack * 函 數(shù) 說 明：主機(jī)發(fā)送應(yīng)答或者非應(yīng)答信號(hào) * 函 數(shù) 形 參：0發(fā)送應(yīng)答  1發(fā)送非應(yīng)答 * 函 數(shù) 返 回：無 * 作       者：LC * 備       注：無******************************************************************/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 數(shù) 名 稱：I2C_WaitAck * 函 數(shù) 說 明：等待從機(jī)應(yīng)答 * 函 數(shù) 形 參：無 * 函 數(shù) 返 回：0有應(yīng)答  1超時(shí)無應(yīng)答 * 作       者：LC * 備       注：無******************************************************************/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 數(shù) 名 稱：Send_Byte * 函 數(shù) 說 明：寫入一個(gè)字節(jié) * 函 數(shù) 形 參：dat要寫人的數(shù)據(jù) * 函 數(shù) 返 回：無 * 作       者：LC * 備       注：無******************************************************************/void Send_Byte(uint8_t dat){        int i = 0;        SDA_OUT();        SCL(0);//拉低時(shí)鐘開始數(shù)據(jù)傳輸
        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 數(shù) 名 稱：Read_Byte * 函 數(shù) 說 明：IIC讀時(shí)序 * 函 數(shù) 形 參：無 * 函 數(shù) 返 回：讀到的數(shù)據(jù) * 作       者：LC * 備       注：無******************************************************************/unsigned char Read_Byte(void){    unsigned char i,receive=0;    SDA_IN();//SDA設(shè)置為輸入    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 數(shù) 名 稱：SGP30_Write * 函 數(shù) 說 明：SGP30寫命令 * 函 數(shù) 形 參：regaddr_H命令高8位   regaddr_L命令低8位 * 函 數(shù) 返 回：無 * 作       者：LC * 備       注：無******************************************************************/void SGP30_Write_cmd(uint8_t regaddr_H, uint8_t regaddr_L){  IIC_Start();  Send_Byte(0XB0); //發(fā)送器件地址+寫指令  I2C_WaitAck();  Send_Byte(regaddr_H);           //發(fā)送控制地址  I2C_WaitAck();  Send_Byte(regaddr_L);    //發(fā)送數(shù)據(jù)  I2C_WaitAck();  IIC_Stop();  delay_ms(100);}
/****************************************************************** * 函 數(shù) 名 稱： * 函 數(shù) 說 明： * 函 數(shù) 形 參： * 函 數(shù) 返 回： * 作       者：LC * 備       注：SGP30獲取的數(shù)據(jù)格式為：2位CO2數(shù)據(jù)+1位CO2的CRC校驗(yàn)+2位TVOC數(shù)據(jù)+1位TVOC的CRC校驗(yàn)。                模塊上電需要15s左右初始化，在初始化階段讀取的CO2濃度為400ppm，TVOC為0ppd且恒定不變。                因此上電后一直讀，直到TVOC不為0并且CO2不為400，SGP30模塊才初始化完成。                初始化完成后剛開始讀出數(shù)據(jù)會(huì)波動(dòng)比較大，屬于正常現(xiàn)象，一段時(shí)間后會(huì)逐漸趨于穩(wěn)定。                氣體類傳感器比較容易受環(huán)境影響，測量數(shù)據(jù)出現(xiàn)波動(dòng)是正常的，可以添加濾波函數(shù)進(jìn)行濾波。******************************************************************/uint32_t SGP30_Read(void){  uint32_t dat;  uint8_t crc;
  IIC_Start();  Send_Byte(0XB1); //發(fā)送器件地址+讀指令  I2C_WaitAck();
  dat = Read_Byte();//CO2數(shù)據(jù)高8位  IIC_Send_Ack(0);  dat <<= 8;
  dat += Read_Byte();//CO2數(shù)據(jù)低8位  IIC_Send_Ack(0);
  crc = Read_Byte(); //CO2的CRC校驗(yàn)  IIC_Send_Ack(0);  crc = crc;

  dat <<= 8;  dat += Read_Byte();//TVOC數(shù)據(jù)高8位  IIC_Send_Ack(0);
  dat <<= 8;  dat += Read_Byte();//TVOC數(shù)據(jù)低8位  IIC_Send_Ack(1);
  IIC_Stop();  return(dat);}
/****************************************************************** * 函 數(shù) 名 稱：SGP30_Init * 函 數(shù) 說 明：SGP30初始化 * 函 數(shù) 形 參：無 * 函 數(shù) 返 回：無 * 作       者：LC * 備       注：無******************************************************************/void SGP30_Init(void){    SGP30_GPIO_Init();    SGP30_Write_cmd(0x20, 0x03);}

在文件bsp_sgp30.h中，編寫如下代碼。

/* * Change Logs: * Date           Author       Notes * 2024-06-20     LCKFB-LP    first version */#ifndef _BSP_SGP30_H_#define _BSP_SGP30_H_
#include "board.h"

//端口移植#define RCC_SGP30_ENABLE()      __RCC_GPIOB_CLK_ENABLE()#define PORT_SGP30              CW_GPIOB
#define GPIO_SDA                GPIO_PIN_8#define GPIO_SCL                GPIO_PIN_9
//設(shè)置SDA輸出模式#define SDA_OUT()   {                                GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;                                        GPIO_InitStruct.Pins = GPIO_SDA;                                         GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD;                              GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_HIGH;                                 GPIO_Init(PORT_SGP30, &GPIO_InitStruct);                            }//設(shè)置SDA輸入模式#define SDA_IN()    {                                GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;                                        GPIO_InitStruct.Pins = GPIO_SDA;                                         GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;                                 GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_HIGH;                                 GPIO_Init(PORT_SGP30, &GPIO_InitStruct);                           }//獲取SDA引腳的電平變化#define SDA_GET()       GPIO_ReadPin(PORT_SGP30, GPIO_SDA)//SDA與SCL輸出#define SDA(x)          GPIO_WritePin(PORT_SGP30, GPIO_SDA, (x?GPIO_Pin_SET:GPIO_Pin_RESET) )#define SCL(x)          GPIO_WritePin(PORT_SGP30, GPIO_SCL, (x?GPIO_Pin_SET:GPIO_Pin_RESET) )
void SGP30_Init(void);uint32_t SGP30_Read(void);void SGP30_Write_cmd(uint8_t a, uint8_t b);
#endif

四移植驗(yàn)證
>>>

在自己工程中的main主函數(shù)中，編寫如下。

/* * Change Logs: * Date           Author       Notes * 2024-06-20     LCKFB-LP    first version */#include "board.h"#include "stdio.h"#include "bsp_uart.h"#include "bsp_sgp30.h"
int32_t main(void){    board_init();        // 開發(fā)板初始化
    uart1_init(115200);        // 串口1波特率115200
    SGP30_Init();    delay_ms(100);
    while (1)    {        uint32_t CO2Data, TVOCData;  //定義CO2濃度變量與TVOC濃度變量        uint32_t sgp30_dat;          //定義SGP30讀取到的數(shù)據(jù)
        SGP30_Write_cmd(0x20,0x08);        sgp30_dat = SGP30_Read();                  //讀取SGP30的值        CO2Data = (sgp30_dat & 0xffff0000) >> 16;  //獲取CO2的值        TVOCData = sgp30_dat & 0x0000ffff;         //獲取TVOC的值        printf("CO2 : %0.2drnTVOC : %0.2drn",CO2Data,TVOCData);        delay_ms(1000);    }}

上電效果：

模塊移植成功案例代碼：

鏈接：https://pan.baidu.com/s/1oAz63Y8tBthuKPTtWsNcxw?pwd=LCKF

提取碼：LCKF

【CW32模塊使用】SGP30氣體傳感器

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