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基於STM32採集CO2（MH-Z19C）感測器資料

阿新 • • 發佈：2020-12-23

技術標籤：STM32CO2串列埠通訊感測器stm32嵌入式串列埠通訊微控制器

本文主要記錄利用STM32的USART2串列埠採集CO2感測器資料，並通過USART1串列埠利用串列埠除錯助手顯示CO2數值。
一、實驗器材
正點原子STM32MINI開發板，煒盛科技CO2（MH-Z19C）感測器。
二、硬體連線
STM32的USART1（PA9-TX，PA10-RX）通過CH340晶片與電腦連線，USART2的接收端PA3-RX連線MH-Z19C的傳送端TX，USART2的傳送端PA2-TX連線MH-Z19C的接收端RX。尤其注意你所使用的串列埠與其他功能不衝突，若衝突會導致串列埠接收資料錯誤。

三、CO2感測器控制原理
首先通過STM32主控晶片向Sensor傳送讀取氣體濃度指令：FF 01 86 00 00 00 00 00 79，
感測器接收到指令後返回值為：FF 86 HIGH LOW — — — — 校驗和。
USART2中斷函式主要負責感測器返回資料的儲存與處理。
四、USART2.C程式

#include "sys.h"
#include "usart.h"	  
// 	 
//如果使用ucos,則包括下面的標頭檔案即可.
#if SYSTEM_SUPPORT_OS
#include "includes.h"					//ucos 使用	  
 

#endif

//加入以下程式碼,支援printf函式,而不需要選擇use MicroLIB	  
#if 1
#pragma import(__use_no_semihosting)             
//標準庫需要的支援函式                 
struct __FILE 
{ 
	int handle; 

}; 

FILE __stdout;       
//定義_sys_exit()以避免使用半主機模式    
void _sys_exit(int x) 
{ 
	x = x; 
} 
//重定義fputc函式 
int fputc(int ch, FILE *f)
{
 
      
	while(((USART1->SR&0X40)==0)|((USART2->SR&0X40)==0));//迴圈傳送,直到傳送完畢   
    USART1->DR = (u8) ch;  
	USART2->DR = (u8) ch;        
	return ch;
}
#endif 
 
#if EN_USART1_RX| EN_USART2_RX|EN_UART5_RX  //如果使能了接收
//串列埠1中斷服務程式
//注意,讀取USARTx->SR能避免莫名其妙的錯誤   	
u8 USART_RX_BUF[USART_REC_LEN];     //接收緩衝,最大USART_REC_LEN個位元組.
//接收狀態
//bit15，	接收完成標誌
//bit14，	接收到0x0d
//bit13~0，	接收到的有效位元組數目
u16 USART_RX_STA=0;       //接收狀態標記	 
u16 PM25;
u16 CO2;

  
 void uart_init(u32 bound)   //初始化串列埠1和串列埠2，函式的引數是波特率
{

	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
	
//串列埠1設定
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1|RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //使能USART1，GPIOA時鐘

    //USART1_TX   GPIOA.9
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; //PA.9
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;   //複用推輓輸出
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.9

	//USART1_RX     GPIOA.10初始化
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;//PA10
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空輸入
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.10  

	//Usart1 NVIC 配置
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=3 ;//搶佔優先順序3
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;      //子優先順序3
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;         //IRQ通道使能
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //根據指定的引數初始化VIC暫存器

	//USART 初始化設定
    USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//串列埠波特率
    USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//字長為8位資料格式
    USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//一個停止位
    USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//無奇偶校驗位
    USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//無硬體資料流控制
    USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; //收發模式
	USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //初始化串列埠1
	USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//開啟串列埠接受中斷
	USART_Cmd(USART1, ENABLE);                    //使能串列埠1 
  
	
串列埠2設定--用於USART2採集煒盛PM2.5（ZH03B）感測器
//RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2,ENABLE);   //使能USART2，
//RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);   //使能GPIOA時鐘


//	//USART2_TX   GPIOA.2
//	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2; //PA.2
//	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
//	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;   //複用推輓輸出
//	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.2

//	//USART2_RX     GPIOA.3初始化
//	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;//PA.3
//	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空輸入
//	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.3  

//	//Usart2 NVIC 配置
//	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART2_IRQn;
//	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=3 ;//搶佔優先順序3
//	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;      //子優先順序3
//	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;         //IRQ通道使能
//	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //根據指定的引數初始化VIC暫存器

//	//USART 初始化設定
//	USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//串列埠波特率
//	USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//字長為8位資料格式
//	USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//一個停止位
//	USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//無奇偶校驗位
//	USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//無硬體資料流控制
//	USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; //收發模式

//	USART_Init(USART2, &USART_InitStructure); //初始化串列埠2
//	USART_ITConfig(USART2, USART_IT_RXNE, ENABLE);//開啟串列埠接受中斷
//	USART_Cmd(USART2, ENABLE);                    //使能串列埠2 
	
//串列埠2設定--用於USART2採集煒盛MH-Z19C二氧化碳感測器(我用的正點原子STM32MINI開發板，其他串列埠被佔用)
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2,ENABLE);   //使能USART2，
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);   //使能GPIOA時鐘

	//USART2_TX   GPIOA.2
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2; //PA.2
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;   //複用推輓輸出
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.2

	//USART2_RX     GPIOA.3初始化
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;//PA.3
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空輸入
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.3  

	//Usart2 NVIC 配置
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART2_IRQn;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=3 ;//搶佔優先順序3
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;      //子優先順序3
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;         //IRQ通道使能
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //根據指定的引數初始化VIC暫存器

	//USART 初始化設定
	USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//串列埠波特率
	USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//字長為8位資料格式
	USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//一個停止位
	USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//無奇偶校驗位
	USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//無硬體資料流控制
	USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; //收發模式

	USART_Init(USART2, &USART_InitStructure); //初始化串列埠2
	USART_ITConfig(USART2, USART_IT_RXNE, ENABLE);//開啟串列埠接受中斷
	USART_Cmd(USART2, ENABLE);                    //使能串列埠2 
	} 
  
void USART1_IRQHandler(void)   //串列埠1中斷服務程式
	{
	u8 Res;
#if SYSTEM_SUPPORT_OS 		//如果SYSTEM_SUPPORT_OS為真，則需要支援OS.
	OSIntEnter();    
#endif
	if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET)  //接收中斷(接收到的資料必須是0x0d 0x0a結尾)
		{
		Res =USART_ReceiveData(USART1);	//讀取接收到的資料
		
		if((USART_RX_STA&0x8000)==0)//接收未完成
			{
			if(USART_RX_STA&0x4000)//接收到了0x0d
				{
				if(Res!=0x0a)USART_RX_STA=0;//接收錯誤,重新開始
				else USART_RX_STA|=0x8000;	//接收完成了 
				}
			else //還沒收到0X0D
				{	
				if(Res==0x0d)USART_RX_STA|=0x4000;
				else
					{
					USART_RX_BUF[USART_RX_STA&0X3FFF]=Res ;
					USART_RX_STA++;
					if(USART_RX_STA>(USART_REC_LEN-1))USART_RX_STA=0;//接收資料錯誤,重新開始接收	  
					}		 
				}
			}   		 
     } 
#if SYSTEM_SUPPORT_OS 	//如果SYSTEM_SUPPORT_OS為真，則需要支援OS.
	OSIntExit();  											 
#endif
}

//該段程式碼作用是採集並處理煒盛PM2.5（ZH03B）感測器資料

//void USART2_IRQHandler(void)                    //串列埠2中斷服務程式
//    {
//    u8 Res;
//			
//#if SYSTEM_SUPPORT_OS 		//如果SYSTEM_SUPPORT_OS為真，則需要支援OS.
//	OSIntEnter();    
//#endif
//    static char start=0;
//    if(USART_GetITStatus(USART2, USART_IT_RXNE) != RESET)  //接收中斷
//        {

//            Res =USART_ReceiveData(USART2); //讀取接收到的資料
//            //USART_SendData(USART1,Res);
//            if(Res == 0x42) //如果接收的第一位資料是0X42（這個是檢視感測器的手冊得知的）
//            {
//                USART_RX_STA = 0;     //讓陣列索引值從0開始
//                start = 1;  //這個變數是來確定第二位是否接收到了0X4D（這個也是檢視感測器的手冊得知的）
//            }

//            if(start == 1)
//            {
//                USART_RX_BUF[USART_RX_STA] = Res ; //把接收到的資料存到數組裡面
//                USART_RX_STA++;
//                if(USART_RX_STA >= 24 && (USART_RX_BUF[1]==0x4d))
//                    {
//                        //USART_SendData(USART1,USART_RX_BUF[12]*256+USART_RX_BUF[13]);
//						PM25=USART_RX_BUF[12]*256+USART_RX_BUF[13];
//                        printf("PM2.5:%d\n",PM25);
//                        start  = 0;
//                        USART_RX_STA=0;//重新開始接收   
//                        USART_RX_BUF[0] = 0;
//                    }
//                }                   
//        }
//		
//#if SYSTEM_SUPPORT_OS 	//如果SYSTEM_SUPPORT_OS為真，則需要支援OS.
//	OSIntExit();  											 
//#endif
//		


//  } 

//該段程式碼作用是採集並處理煒盛MH-Z19C二氧化碳感測器資料

void USART2_IRQHandler(void)                    //串列埠2中斷服務程式
    {
    u8 Res;
			
#if SYSTEM_SUPPORT_OS 		//如果SYSTEM_SUPPORT_OS為真，則需要支援OS.
	OSIntEnter();    
#endif
    static char start=0;
    if(USART_GetITStatus(USART2, USART_IT_RXNE) != RESET)  //接收中斷
        {

            Res =USART_ReceiveData(USART2); //讀取接收到的資料
            //USART_SendData(USART1,Res);
            if(Res == 0xFF) //如果接收的第一位資料是0XFF（這個是檢視感測器的手冊得知的）
            {
                USART_RX_STA = 0;     //讓陣列索引值從0開始
                start = 1;  //這個變數是來確定第二位是否接收到了0X86（這個也是檢視感測器的手冊得知的）
            }

            if(start == 1)
            {
                USART_RX_BUF[USART_RX_STA] = Res ; //把接收到的資料存到數組裡面
                USART_RX_STA++;
                if(USART_RX_STA >= 9 && (USART_RX_BUF[1]==0x86))
                    {
                        //USART_SendData(USART1,USART_RX_BUF[12]*256+USART_RX_BUF[13]);
						CO2=USART_RX_BUF[2]*256+USART_RX_BUF[3];
                        printf("CO2:%dppm\n",CO2);
                        start  = 0;
                        USART_RX_STA=0;//重新開始接收   
                        USART_RX_BUF[0] = 0;
                    }
                }                   
        }
		
#if SYSTEM_SUPPORT_OS 	//如果SYSTEM_SUPPORT_OS為真，則需要支援OS.
	OSIntExit();  											 
#endif
  } 

 #endif	 
  
 五 USART2.h程式

#ifndef __USART_H
#define __USART_H
#include "stdio.h"	
#include "sys.h" 

#define USART_REC_LEN  			200  	//定義最大接收位元組數 200
#define EN_USART1_RX 			1		//使能（1）/禁止（0）串列埠1接收
#define EN_USART2_RX 			1		//使能（1）/禁止（0）串列埠2接收
	  	
extern u8  USART_RX_BUF[USART_REC_LEN]; //接收緩衝,最大USART_REC_LEN個位元組.末位元組為換行符 
extern u16 USART_RX_STA; //接收狀態標記	

//如果想串列埠中斷接收，請不要註釋以下巨集定義
void uart_init(u32 bound);
#endif

六 CO2.c程式

```c
#include "CO2.h"
//傳送讀取指令
//const u16  CO2_SPAN_SET[9]={0xFF,0x01,0x99,0x00,0x00,0x00,0x13,0x88,0x8F};//此處為設定CO2量程，參考MH-Z19B資料手冊，而MH-Z19C手冊裡並沒有設定量程的指令，該處程式碼慎用。
const u16  CO2_WORK_CMD[9]={0xFF,0x01,0x86,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x79};

//void CO2_SPAN(void)
//{
//	int i;
//  for(i = 0; i < 9; i++) 
//   { 
//			USART_ClearFlag(USART2,USART_FLAG_TC);
//			USART_SendData(USART2,CO2_SPAN_SET[i]);  
//			while(USART_GetFlagStatus(USART2, USART_FLAG_TC)==RESET);  
//   } 
// 
//}
void CO2_WORK(void)
{
	int i;
  for(i = 0; i < 9; i++) 
   { 
			USART_ClearFlag(USART2,USART_FLAG_TC);
			USART_SendData(USART2,CO2_WORK_CMD[i]);  
			while(USART_GetFlagStatus(USART2, USART_FLAG_TC)==RESET);  
   } 
 
}

七、CO2.h程式、

```c
#ifndef __CO2_H
#define __CO2_H

#include "stdio.h"	
#include "sys.h" 
#include "usart.h"

//extern void CO2_SPAN(void);
extern void CO2_WORK(void);

#endif

八、main.c程式（功能：當檢測到CO2＞1500ppm時，LED1點亮，否則LED1熄滅，LED0只是個閃爍燈而已）

```c
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "sys.h"
#include "usart.h"
#include "stdio.h"
#include "CO2.h"
extern u16 CO2;
int main(void)
 { 
	delay_init();	    	 //延時函式初始化	
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);// 設定中斷優先順序分組2	 
	uart_init(9600);	 	//串列埠初始化為9600
	LED_Init();		  		//初始化與LED連線的硬體介面
	while(1)
	{
//		CO2_SPAN();
		CO2_WORK();
		if(CO2>1500)
		{
		LED1=0;
		}
		else
		{
		LED1=1;
		}
		LED0=!LED0;
		delay_ms(250);	
	}											    
}	
九、實驗結果

![在這裡插入圖片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20201222235531335.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzUzNjM3NTg2,size_16,color_FFFFFF,t_70#pic_center)


十、樓主是一名微控制器愛好者，歡迎大家留言交流。

走鋼絲的猴書於2020.12.22晚23:42

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