1、SHTC3简单说明
SHTC3是一个检测温度、湿度的传感器，可以检测-40℃~125℃的温度范围和0%~100%的湿度范围。
SHTC3的工作电压范围为：1.62V~3.6V。
SHTC3使用的通讯方式是I2C，通讯速率可以达到400KHz。
SHTC3的管脚图如下：
从图中可以看到，SHTC3只有4个引脚，电源和地、2个I2C通讯引脚。
关于SHTC3更多说明，可以查看它的规格资料。
2、SHTC3的设备地址和命令
在SHTC3的规格资料内，SHTC3的I2C设备地址为0x70，如下：
在实际的使用过程中，SHTC3的设备地址需要与读写数据/命令方向位组成一个字节同时发送，字节的最低位为读写数据/命令方向位，高7位是SHTC3的设备地址。
如果要通过I2C写数据或命令给SHTC3，在I2C起始信号之后，需要发送“1110 0000”，即0xE0给SHTC3，除了通过高7位“1110 000”的设备地址寻址还通过最低位“0”通知SHTC3接下来是写数据或命令操作。
如果要通过I2C读取SHTC3中的数据，在I2C起始信号之后，需要发送“1110 0001”，即0xE1给SHTC3，除了通过高7位“1110 000”的设备地址寻址还通过最低位“0”通知SHTC3接下来是读取数据的操作。
SHTC3的命令由2个字节组成，在发送命令时，主机需要通过I2C发送2个字节命令给SHTC3。SHTC3有如下命令：
1 //SHTC3地址
2 #define SHTC3_ADDRESS 0x70
3
4 //SHTC3 命令
5 #define SHTC3_WIRTE_CMD ((SHTC3_ADDRESS<<1)&0xFE)
6 #define SHTC3_READ_CMD ((SHTC3_ADDRESS<<1)|0x01)
7
8 #define SHTC3_SOFT_RESET_CMD 0x805D//软件复位命令
9 #define SHTC3_READ_ID_CMD 0xEFC8//读取SHTC3 ID命令
10 #define SHTC3_WAKE_UP_CMD 0x3517//将芯片从睡眠模式唤醒命令
11 #define SHTC3_SLEEP_CMD 0xB098//使芯片进入休眠命令
12
13 //Normal Mode Clock Stretching Enable Measurement Command
14 #define SHTC3_NOR_READ_TEMP_FIR_EN_CMD 0x7CA2//
15 #define SHTC3_NOR_READ_HUM_FIR_EN_CMD 0x5C24//
16
17 //Normal Mode Clock Stretching Disable Measurement Command
18 #define SHTC3_NOR_READ_TEMP_FIR_DIS_CMD 0x7866//
19 #define SHTC3_NOR_READ_HUM_FIR_DIS_CMD 0x58E0//
20
21 //Low Power Mode Clock Stretching Enable Measurement Command
22 #define SHTC3_LOW_READ_TEMP_FIR_EN_CMD 0x6458//
23 #define SHTC3_LOW_READ_HUM_FIR_EN_CMD 0x44DE//
24
25 //Low Power Mode Clock Stretching Disable Measurement Command
26 #define SHTC3_LOW_READ_TEMP_FIR_DIS_CMD 0x609C//
27 #define SHTC3_LOW_READ_HUM_FIR_DIS_CMD 0x401A//
主机发送2个字节命令给SHTC3的代码如下：
1 void SHTC3_WRITE_CMD(uint16_t cmd) 2 { 3 I2C_START(); 4 SHTC3_ERR = I2C_WRITE_BYTE(SHTC3_WIRTE_CMD); 5 if(SHTC3_ERR != 0) 6 { 7 SHTC3_ERR = I2C_WRITE_BYTE((cmd>>8) & 0xFF); 8 if(SHTC3_ERR != 0) 9 { 10 SHTC3_ERR = I2C_WRITE_BYTE(cmd & 0xFF); 11 if(SHTC3_ERR != 0) 12 { 13 I2C_STOP(); 14 } 15 } 16 } 17 }
SHTC3_ERR变量的作用主要是检测是否能收到SHTC3的应答信号，如果没有收到应答信号就不再进行后面的操作。
SHTC3_SOFT_RESET_CMD是SHTC3的软件复位命令，主机通过发送该命令来复位SHTC3。一般在上电初始化时，主机通过发送该命令来复位一下SHTC3。通过调用SHTC3_WRITE_CMD(SHTC3_SOFT_RESET_CMD)函数来软件复位SHTC3。
SHTC3有一个16bit的ID寄存器，主机可以通过读取该寄存器的值来判断与SHTC3的通讯是否正常。该ID寄存器内保存的值如下：
上图中的"x"表示无效值，将ID寄存器的值读取回来之后，只需要去比较bit11位和bit5~bit0位的值就好，将其它位屏蔽掉之后的值为0x0807。主机读取SHTC3 ID寄存器的值的代码如下：
1 void SHTC3_READ_ID(uint16_t cmd) 2 { 3 SHTC3_ID = 0; 4
5 SHTC3_WRITE_CMD(SHTC3_READ_ID_CMD); 6 if(SHTC3_ERR != 0) 7 { 8 I2C_START(); 9 SHTC3_ERR = I2C_WRITE_BYTE(SHTC3_READ_CMD); 10 if(SHTC3_ERR != 0) 11 { 12 SHTC3_ID = I2C_READ_BYTE(1); 13 SHTC3_ID <<= 8; 14 SHTC3_ID |= I2C_READ_BYTE(0); 15 I2C_STOP(); 16
17 SHTC3_ID &= 0x083F; 18 } 19 } 20 }
从SHTC3的ID寄存器读取回来的数据再与上0x083F，去除掉不需要用到的部分bit。
SHTC3_WAKE_UP_CMD和SHTC3_SLEEP_CMD是SHTC3的休眠唤醒和进入休眠命令，在使用的过程中，为了减少功耗，在不需要测量数据的时候，一般让SHTC3处于休眠状态。在需要测量温湿度的时候，再通过发送SHTC3_WAKE_UP_CMD命令来唤醒SHTC3，但是需要注意的是，SHTC3在唤醒之后需要一段稳定的时候，只有在SHC3稳定之后主机才能发送测量命令给SHTC3。SHTC3的休眠唤醒和进入休眠的代码如下：
1 void SHTC3_WAKE_UP(void) 2 { 3 SHTC3_WRITE_CMD(SHTC3_WAKE_UP_CMD); 4
5 if(SHTC3_ERR != 0)//没有收到响应信号，直接退出
6 { 7 I2C_STOP(); 8 //正常休眠唤醒之后需要等待一段稳定的时间发送命令，SHTC3才能响应主机
9 I2C_DELAY(5000);//大约1ms
10 } 11 } 12
13 void SHTC3_INTO_SLEEP(void) 14 { 15 SHTC3_WRITE_CMD(SHTC3_SLEEP_CMD); 16 I2C_STOP(); 17 }
上面的SHTC3_WAKE_UP函数在发送完SHTC3_WAKE_UP_CMD命令之后，如果收到SHTC3的应答信号，说明命令发送成功了，在发送完结束信号之后，会通过一个软件延时等待SHTC3稳定。
在使用SHTC3时，需要注意的是，如果SHTC3处于休眠的状态，那么SHTC3只能响应唤醒命令，如果主机在SHTC3休眠的状态下发送其它命令，那么SHTC3是不会反馈应答信号给主机的。
SHTC3上电初始化代码如下：
1 void SHTC3_Init(void) 2 { 3 I2C_Init(); 4
5 SHTC3_WAKE_UP();//为了防止仿真的时候SHTC3再SLEEP状态下复位运行时造成SHTC3无法响应主机发送的命令，由于在仿真的时候SHTC3芯片没有断电，还是处于休眠状态，SHTC3在休眠是无法响应除了唤醒命令的其它操作的
6
7 SHTC3_WRITE_CMD(SHTC3_SOFT_RESET_CMD);//发送软件复位命令
8 HAL_Delay(10);//延时等待复位稳定
9
10 SHTC3_READ_ID(SHTC3_READ_ID_CMD); 11
12 printf("SHTC3的ID值为：0x%04x\r\n",SHTC3_ID); 13 }
首先调用I2C_Init()函数配置I2C的引脚。然后通过调用SHTC3_WAKE_UP()函数唤醒SHTC3，这一步不是必须的，这只是为了防止在仿真的时候复位运行时，HTC3处于休眠的状态从而导致无法响应主机发送的复位命令。
发送完唤醒命令之后，主机接着发送复位命令给SHTC3，让SHTC3软复位，SHTC3复位后需要一段稳定的时间，所以使用延时等待一下。最后读取SHTC3的ID值并通过USART打印出来，用来检验读取到的ID值是否正确。
3、SHTC3测量温度湿度命令和步骤
SHTC3有多个测量温度湿度的命令，如下：
在这里使用的是Normal Mode中的命令来测量数据，Low Power Mode不知道有什么区别。
从上面的命令表中可以看到，测量命令除了读取回来的数据先后顺序有区别，还有一个Clock Stretching Enabled和Clock Stretching Disabled的区别。
Clock Stretching是时钟拉伸的意思。如果使用Clock Stretching Enable命令的话，那么发送完测量命令之后，在SHTC3测量温度湿度数据的过程中，SHTC3会拉低I2C的时钟线SCL，通过这样来禁止主机发送命令给SHTC3，只有当SHTC3完成温度湿度数据测量时，SHTC3才会释放时钟线SCL。
如果使用Clock Stretching Disable命令的话，在SHTC3测量数据的过程中，SHTC3并不会拉低I2C的时钟线SCL，只是如果主机在SHTC3测量数据的过程中发送命令或数据的时候，SHTC3是不会响应主机的，主机可以通过SHTC3是否有响应信号来判断SHTC3是否完成数据的测量。
在SHTC3数据手册中有说道，每一个测量周期包含4个命令部分，如下：
1、发送唤醒命令。
2、发送测量命令
3、读取测量完成之后的数据。
4、发送休眠命令。
SHTC3测量示例如下图所示：
主机首先发送休眠唤醒命令使SHTC3从休眠的状态唤醒，发送完休眠唤醒命令之后，需要等待SHTC3唤醒并且稳定。
接着发送测量命令，SHTC3在接收到测量命令之后就开始测量数据了。
上面的图中出现了Clock Stretching enabled和Clock Stretching disabled两个分支，这是根据发送的测量命令的不同而导致的。
如果使用的是Clock Stretching enabled测量命令，那么在SHTC3在测量数据的过程中，当主机发送设备地址和读位给SHTC3后，SHTC3在应答一个信号之后就会将SCL时钟线拉低，主机在这个时候就无法与SHTC3通讯，只有在SHTC3测量完数据释放SCL后，主机才读取到SHTC3测量完的数据。
如果使用的是Clock Stretching disabled测量命令，么在SHTC3在测量数据的过程中，当主机发送设备地址和读位给SHTC3，SHTC3不会产生应答信号（NACK）给主机，主机可以通过不断发送命令然后查询是否收到ACK信号来判断SHTC3是否完成测量。
当SHTC3完成数据的测量，主机就可以读取SHTC3中的温度和湿度的数据了，温度数据包含2个字节的数据和1个字节的CRC校验数据，通用湿度的数据也包含2个字节的数据和1个字节的CRC校验数据。
在完成数据的读取操作之后，主机发送休眠命令给SHTC3，使SHTC3在不工作的时候休眠从而降低功耗。
读取到的温度和湿度数据是带有CRC校验的，可以通过CRC校验检验数据是否正确。SHTC3的CRC校验如下：
SHTC3的CRC校验代码如下：
1 uint8_t SHTC3_CRC_CHECK(uint16_t DAT,uint8_t CRC_DAT) 2 { 3 uint8_t i,t,temp; 4 uint8_t CRC_BYTE; 5
6 CRC_BYTE = 0xFF; 7 temp = (DAT>>8) & 0xFF; 8
9 for(t = 0;t < 2;t ++) 10 { 11 CRC_BYTE ^= temp; 12 for(i = 0;i < 8;i ++) 13 { 14 if(CRC_BYTE & 0x80) 15 { 16 CRC_BYTE <<= 1; 17
18 CRC_BYTE ^= 0x31; 19 } 20 else
21 { 22 CRC_BYTE <<= 1; 23 } 24 } 25
26 if(t == 0) 27 { 28 temp = DAT & 0xFF; 29 } 30 } 31
32 if(CRC_BYTE == CRC_DAT) 33 { 34 temp = 0; 35 } 36 else
37 { 38 temp = 1; 39 } 40
41 return temp; 42 }
在SHTC3资料中已经给出了计算温度和湿度的公式，如下：
SRH和ST是从SHTC3采集回来的数据。
SHTC3完成一次测量的代码如下：
1 void SHTC3_MEASUREMENT_TEMP_HUM(void) 2 { 3 uint8_t Cnt; 4 uint8_t Temp_Check_Num; 5 uint8_t Hum_Check_Num; 6
7 uint16_t TEMP_MEASUREMENT; 8 uint16_t HUM_MEASUREMENT; 9
10 uint32_t result; 11
12 SHTC3_WAKE_UP(); 13
14 if(SHTC3_ERR != 0) 15 { 16 SHTC3_WRITE_CMD(SHTC3_NOR_READ_TEMP_FIR_DIS_CMD);//SHTC3大约11ms~20ms检测一次温度
17
18 if(SHTC3_ERR != 0) 19 { 20 Cnt = 0; 21 do//等待SHTC3检测完成，
22 { 23 I2C_DELAY(5000);//大约1ms
24 I2C_START(); 25 SHTC3_ERR = I2C_WRITE_BYTE(SHTC3_READ_CMD); 26 Cnt++; 27 if(Cnt == 25)//防止读不到响应时，程序卡死
28 { 29 break; 30 } 31
32 }while(SHTC3_ERR == 0);//正常读取到响应才退出
33
34 if(SHTC3_ERR != 0) 35 { 36 //SHTC3检测完成，开始读取数据，连CRC总共6个byte
37 TEMP_MEASUREMENT = I2C_READ_BYTE(1);//温度数值高8位
38 TEMP_MEASUREMENT <<= 8; 39 TEMP_MEASUREMENT |= I2C_READ_BYTE(1);//温度数值低8位
40 Temp_Check_Num = I2C_READ_BYTE(1);//温度CRC校验
41
42 HUM_MEASUREMENT = I2C_READ_BYTE(1); 43 HUM_MEASUREMENT <<= 8; 44 HUM_MEASUREMENT |= I2C_READ_BYTE(1); 45 Hum_Check_Num = I2C_READ_BYTE(0); 46
47 I2C_STOP(); 48
49 Cnt = SHTC3_CRC_CHECK(TEMP_MEASUREMENT,Temp_Check_Num); 50 if(Cnt == 0) 51 { 52 result = TEMP_MEASUREMENT*175*10;//保留一位小数点
53 TEMP_DATA = (uint16_t)(result >> 16); 54
55 if(TEMP_DATA >= 450) 56 { 57 //正温度
58 TEMP_DATA -= 450; 59 Cnt = TEMP_DATA%10; 60 TEMP_DATA = TEMP_DATA/10; 61 printf("采集到的温度度值是：%d.%d\r\n",TEMP_DATA,Cnt); 62 } 63 else
64 { 65 //负温度
66 TEMP_DATA = 450 - TEMP_DATA; 67 Cnt = TEMP_DATA%10; 68 TEMP_DATA = TEMP_DATA/10; 69 printf("采集到的温度度值是：-%d.%d\r\n",TEMP_DATA,Cnt); 70 } 71 } 72
73 Cnt = SHTC3_CRC_CHECK(HUM_MEASUREMENT,Hum_Check_Num); 74 if(Cnt == 0) 75 { 76 result = HUM_MEASUREMENT*100; 77 HUM_DATA = (uint8_t)(result >> 16); 78
79 printf("采集到的湿度值是：%d%%\r\n",HUM_DATA); 80 } 81 printf("\r\n"); 82 } 83 } 84
85 SHTC3_INTO_SLEEP(); 86 } 87 }
完整的工程代码可以在：https://github.com/h1019384803/STM32F103ZET6_I2C查看。