激光雷达在智能汽车中的未来

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!

一、模块来源

模块实物展示：

资料下载链接：
https://pan.baidu.com/s/16ITjdV34J8K2Wu24sB_iPg
资料提取码：1vds

二、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

以上信息见厂家资料文件

三、移植过程

我们的目标是将例程移植至CW32F030C8T6开发板上【能够测量甲醛】。首先要获取资料，查看数据手册应如何实现读取数据，再移植至我们的工程。

3.1查看资料

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。

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。

3.2引脚选择

模块接线图

3.3移植至工程

移植步骤中的导入.c和.h文件与【CW32模块使用】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。

#include "bsp_sgp30.h"#include "stdio.h"void SGP30_GPIO_Init(void){ GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; // GPIO初始化结构体 RCC_SGP30_ENABLE(); // 使能GPIO时钟 GPIO_InitStruct.Pins = GPIO_SDA|GPIO_SCL; // GPIO引脚 GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD; // 开漏输出 GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_HIGH; // 输出速度高 GPIO_Init(PORT_SGP30, &GPIO_InitStruct); // 初始化}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);}void IIC_Stop(void){ SDA_OUT(); SCL(0); SDA(0); SCL(1); delay_us(5); SDA(1); delay_us(5);}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);}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;}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; }}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;}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);}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);}void SGP30_Init(void){ SGP30_GPIO_Init(); SGP30_Write_cmd(0x20, 0x03);}

在文件bsp_sgp30.h中，编写如下代码。

#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//设置SDA输出模式#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); }//设置SDA输入模式#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); }//获取SDA引脚的电平变化#define SDA_GET() GPIO_ReadPin(PORT_SGP30, GPIO_SDA)//SDA与SCL输出#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、移植验证

在自己工程中的main主函数中，编写如下。

#include "board.h"#include "stdio.h"#include "bsp_uart.h"#include "bsp_sgp30.h"int32_t main(void){ board_init(); // 开发板初始化 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 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 : %0.2drnTVOC : %0.2drn",CO2Data,TVOCData); delay_ms(1000); }}

上电效果：

模块移植成功案例代码：

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

提取码：LCKF