STM32传感器接口编程：温度、湿度、加速度和陀螺仪实战解析

# 1. STM32传感器接口基础**

STM32微控制器具有丰富的传感器接口，可轻松连接各种传感器，实现数据采集和控制。常见的传感器接口包括I2C、SPI和ADC。

I2C（Inter-Integrated Circuit）是一种串行通信协议，用于连接多个设备。它使用两条线（SCL和SDA）进行数据传输，支持多主从模式。

SPI（Serial Peripheral Interface）是一种高速串行通信协议，用于连接主设备和从设备。它使用四条线（SCLK、MOSI、MISO和SS）进行数据传输，支持全双工模式。

ADC（Analog-to-Digital Converter）是一种将模拟信号转换为数字信号的器件。STM32微控制器内置高精度ADC，可测量电压、电流等模拟量。

# 2. 温度和湿度传感器接口编程

### 2.1 温度传感器接口原理

#### 2.1.1 温度传感器类型

温度传感器主要有以下几种类型：

- **热敏电阻（NTC）：**随着温度升高，电阻值减小。
- **正温度系数（PTC）：**随着温度升高，电阻值增加。
- **二极管：**正向压降随着温度升高而降低。
- **集成电路（IC）：**专用于温度测量的集成电路，具有高精度和稳定性。

#### 2.1.2 温度传感器接口协议

温度传感器与微控制器之间通常使用以下接口协议：

- **模拟接口：**传感器输出模拟电压或电流信号，由微控制器通过模数转换器（ADC）进行转换。
- **数字接口：**传感器输出数字信号，直接与微控制器通信。
- **总线接口：**传感器通过总线（如 I2C、SPI）与微控制器通信。

### 2.2 湿度传感器接口原理

#### 2.2.1 湿度传感器类型

湿度传感器主要有以下几种类型：

- **电容式：**利用湿度对电容值的影响进行测量。
- **电阻式：**利用湿度对电阻值的影响进行测量。
- **光学式：**利用湿度对光反射或透射的影响进行测量。

#### 2.2.2 湿度传感器接口协议

湿度传感器与微控制器之间通常使用以下接口协议：

- **模拟接口：**传感器输出模拟电压或电流信号，由微控制器通过模数转换器（ADC）进行转换。
- **数字接口：**传感器输出数字信号，直接与微控制器通信。
- **总线接口：**传感器通过总线（如 I2C、SPI）与微控制器通信。

### 2.3 STM32与温度、湿度传感器接口实战

#### 2.3.1 硬件连接

温度和湿度传感器与 STM32 微控制器的硬件连接方式如下：

| 传感器类型 | STM32 引脚 |
|---|---|
| 温度传感器（模拟接口） | ADC 引脚 |
| 温度传感器（数字接口） | GPIO 引脚 |
| 湿度传感器（模拟接口） | ADC 引脚 |
| 湿度传感器（数字接口） | GPIO 引脚 |

#### 2.3.2 软件编程

温度和湿度传感器的软件编程主要涉及以下步骤：

1. **初始化传感器：**根据传感器类型和接口协议进行初始化。
2. **采集数据：**通过 ADC 转换或数字通信获取传感器数据。
3. **数据处理：**对采集到的数据进行校准、滤波和转换。
4. **显示或存储数据：**将处理后的数据显示在显示器上或存储在内存中。

// 初始化温度传感器（模拟接口）
void init_temp_sensor(void) {
    // 配置 ADC 引脚
    RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_ADC1EN;
    ADC1->CR2 |= ADC_CR2_ADON;
}

// 采集温度数据（模拟接口）
uint16_t read_temp_data(void) {
    // 启动 ADC 转换
    ADC1->CR2 |= ADC_CR2_SWSTART;
    // 等待转换完成
    while (!(ADC1->SR & ADC_SR_EOC));
    // 返回转换结果
    return ADC1->DR;
}

// 初始化湿度传感器（数字接口）
void init_humidity_sensor(void) {
    // 配置 GPIO 引脚
    RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_GPIOCEN;
    GPIOC->CRH |= GPIO_CRH_MODE13_1 | GPIO_CRH_CNF13_1;
}

// 采集湿度数据（数字接口）