本篇示範在樹莓派 Raspberry Pi 中以 C 語言抓取 HTU21D 溫度與濕度感測器的資料,自己打造物聯網溫濕度計。
HTU21D 是一個同時可以測量溫度與溼度的感測器,樹莓派或 Arduino 等開發板可透過 i2c 傳輸協定讀取上面的資料,在物聯網(IOT)的應用中可以很方便結合其他的設備,實現智慧居家與自動控制。
這個感測器是好久以前買的,現在才拿出來使用。
以下我們示範在樹莓派上安裝 HTU21D 溫濕度感測器,並且讀取其中的量測資料。
Step 1
將 HTU21D 插在麵包板上,再用杜邦線連接樹莓派。
HTU21D 在使用上就跟一般的 i2c 設備一樣,用杜邦線接上樹莓派對應的針腳即可,這是簡單的接線圖。
接好線之後,就可以繼續進行軟體上的設定了。
Step 2
使用 raspi-config
的管理選單,啟用核心的 i2c 模組:
sudo raspi-config
Step 3
選擇「Interfacing Options」。
Step 4
選擇「I2C」。
Step 5
選擇「Yes」啟用 I2C 介面。
Step 6
安裝 i2c 相關工具的套件:
sudo apt-get install i2c-tools
Step 7
偵測 i2c 設備:
sudo i2cdetect -y 1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f 00: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 40: 40 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 60: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 70: -- -- -- -- -- -- -- --
正常的話在 0x40
的位置應該會出現 40
,這樣就表示 HTU21D 已經可以正常透過 i2c 傳輸資料了。
接下來我們要透過 i2c 讀取 HTU21D 感測器的資料,在開發程式之前,請先詳讀 HTU21D 的 datasheet,如果您在程式碼中看到一些奇怪的數值,通常都可以在 datasheet 中找到說明。
以下是使用 C 語言讀取 HTU21D 感測器資料的程式碼:
#include <stdio.h> #include <errno.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include "wiringPi.h" #include "wiringPiI2C.h" #define HTU21D_I2C_ADDR 0x40 #define HTU21D_TEMP 0xF3 #define HTU21D_HUMID 0xF5 // 取得溫度(攝氏) double getTemperature(int fd) { unsigned char buf [4]; // 送出測量溫度指令 wiringPiI2CWrite(fd, HTU21D_TEMP); // 等待 0.1 秒 delay(100); // 讀取資料 read(fd, buf, 3); // 根據 datasheet 的說明,將資料轉換為攝氏溫度 unsigned int temp = (buf [0] << 8 | buf [1]) & 0xFFFC; return -46.85 + 175.72 * temp / 65536.0; } // 取得濕度(相對濕度) double getHumidity(int fd) { unsigned char buf [4]; // 送出測量濕度指令 wiringPiI2CWrite(fd, HTU21D_HUMID); // 等待 0.1 秒 delay(100); // 讀取資料 read(fd, buf, 3); // 根據 datasheet 的說明,將資料轉換為相對濕度 unsigned int humid = (buf [0] << 8 | buf [1]) & 0xFFFC; return -6.0 + 125.0 * humid / 65536.0; } int main () { wiringPiSetup(); int fd = wiringPiI2CSetup(HTU21D_I2C_ADDR); if ( 0 > fd ) { fprintf (stderr, "Unable to open I2C device: %sn", strerror (errno)); exit (-1); } printf("Temp: %5.2f Cn", getTemperature(fd)); printf("Humid: %5.2f %%n", getHumidity(fd)); return 0; }
將這段 C 程式碼儲存為 htu.c
,接著使用 gcc
編譯:
gcc -o htu -lwiringPi htu.c
使用 sudo
取得 root
權限執行:
sudo ./htu
輸出為:
Temp: 23.16 C Humid: 55.49 %
Leon Anavi 有將他寫好的 C 語言程式碼放在 GitHub 網站上,這裡的 HTU21D 範例程式碼就是參考他的版本修改而來的,而他的 GitHub 網站上還有非常多其他物聯網應用的範例程式碼,推薦大家可以上去看看。