Funpack5-4 - 用FRDM-MCXN236开发板制作的温湿度计

内容介绍

一、硬件介绍：

FRDM-MCXN236开发板是来自NXP 一款紧凑型、可扩展的高性价比开发板，专为基于 MCX N23x 系列微控制器的快速原型设计而打造。该开发板的核心是一颗 MCX N236 微控制器，搭载 Arm Cortex-M33 内核，主频最高可达 150 MHz，配备 1MB 双组闪存（支持完整 ECC RAM）和 352KB ECC RAM，并集成 SmartDMA 加速器，能够高效地将工作负载分配到模拟与数字外设上。

二、任务选择：

这次任务，任务2：环境数据采集与显示;基于 FRDM-MCXN236 开发板，连接 I2C 传感器，实现环境数据采集与实时显示。

功能要求：

通过 I2C 读取传感器数据
周期性采集环境信息
通过串口输出采集结果
使用 LED 指示系统运行状态
数据刷新周期不大于1秒

三、设计思路：

手头有一些I2C接口的设备，计划使用FRDM-MCXN236读取SHT30传感器，获得环境温湿度，然后在OLED屏幕上显示出来。

准备好硬件。温湿度传感器是ENV III，核心是一个SHT30芯片。OLED屏幕，是一个SSD1306主控的128X64的屏幕。使用一个I2C扩展板，连接到FRDM-MCXN236开发板上，I2C总线的SDA接P4_0；SCL接P4_1，使用5V给传感器和屏幕供电。

四、任务实现：

系统编程我使用官方的MCUXpresso IDE v25.6。使用例程“frdmmcxn236_lpi2c_edma_b2b_transfer_master”做为基础，来修改实现自己的功能。

例程中使用了额DMA进行I2C总线数据的传输，我这里仅仅需要读取SHT30的数据，速度不快，所以用不着DMA传输，将DMA传输全部删掉。保留I2C总线的初始化。添加SHT30的读取方法。

static void sht30_read(int *temp, int *humi) {
	uint8_t cmd[2];
	cmd[0] = 0x2C;
	cmd[1] = 0x06;
	uint8_t rxBuff[6];
	lpi2c_master_transfer_t xfer = { 0 };
	xfer.slaveAddress = SHT30_I2C_ADDR;
	xfer.direction = kLPI2C_Write;
	xfer.data = cmd;
	xfer.dataSize = 2;
	xfer.flags = kLPI2C_TransferDefaultFlag;
	LPI2C_MasterTransferBlocking(EXAMPLE_I2C_MASTER, &xfer);
	SDK_DelayAtLeastUs(20000, SystemCoreClock);
	xfer.direction = kLPI2C_Read;
	xfer.data = rxBuff;
	xfer.dataSize = 6;
	LPI2C_MasterTransferBlocking(EXAMPLE_I2C_MASTER, &xfer);
	uint16_t t_raw = ((uint16_t) rxBuff[0] << 8) | rxBuff[1];
	uint16_t h_raw = ((uint16_t) rxBuff[3] << 8) | rxBuff[4];
	*temp = -4500 + 17500 * (int64_t) t_raw / 65535;
	*humi = -600 + 12500 * (int64_t) h_raw / 65535;
}

取到SHT30的温湿度数据后，在OLED屏幕上显示温湿度信息。SSD1306屏幕还是很常见的OLED屏幕，网上的驱动资料很多，这里将OLED屏幕的驱动独立使用文件载入。最后在主函数中直接调用绘制温湿度信息。温度使用摄氏度，是的使用百分比。

/* ---------- OLED 显示界面绘制 ---------- */
static void draw_sensor_screen(int t_sht, int h_sht)
{
    OLED_Clear();
    OLED_DrawString(1, 0, "SHT30", 16, 1);
    OLED_DrawLine(0, 16, 127, 16, 1);
    /* 温度显示 */
    OLED_DrawString(0, 20, "Temp:", 16, 1);
    OLED_DrawInt(40, 20, t_sht / 100, 16, 1);
    OLED_DrawChar(56, 20, '.', 16, 1);
    /* 两位数小数部分 */
    int t_frac = t_sht % 100;
    if (t_frac < 0) t_frac = -t_frac;
    OLED_DrawInt(64, 20, t_frac, 16, 1);
    OLED_DrawString(85, 20, "C", 16, 1);
    /* 湿度显示 */
    OLED_DrawString(0, 40, "Humi:", 16, 1);
    OLED_DrawInt(40, 40, h_sht / 100, 16, 1);
    OLED_DrawChar(56, 40, '.', 16, 1);
    int h_frac = h_sht % 100;
    if (h_frac < 0) h_frac = -h_frac;
    OLED_DrawInt(64, 40, h_frac, 16, 1);
    OLED_DrawString(85, 40, "%RH", 16, 1);
    OLED_DrawLine(0, 60, 127, 60, 1);
    OLED_Refresh();
}

按任务要求，额外添加了板子上的LED灯的驱动，在读取温湿度时，板子上的绿色LED灯闪烁。主函数中循环读取SHT30，然后发送串口显示。

int main(void) {
	BOARD_InitHardware();
	lpi2c_master_config_t masterConfig;
	LPI2C_MasterGetDefaultConfig(&masterConfig);
	masterConfig.baudRate_Hz = 100000U;
	LPI2C_MasterInit(EXAMPLE_I2C_MASTER, &masterConfig,
	LPI2C_MASTER_CLOCK_FREQUENCY);
	SDK_DelayAtLeastUs(50000, SystemCoreClock);
	OLED_Init(EXAMPLE_I2C_MASTER);

	const port_pin_config_t led_pin_config = {
		.pullSelect = kPORT_PullDisable,
		.slewRate = kPORT_FastSlewRate,
		.openDrainEnable = kPORT_OpenDrainDisable,
		.driveStrength = kPORT_LowDriveStrength,
		.mux = kPORT_MuxAlt0,
		.inputBuffer = kPORT_InputBufferEnable,
		.invertInput = kPORT_InputNormal,
		.lockRegister = kPORT_UnlockRegister,
	};
	PORT_SetPinConfig(PORT4, 17U, &led_pin_config);
	PORT_SetPinConfig(PORT4, 18U, &led_pin_config);
	PORT_SetPinConfig(PORT4, 19U, &led_pin_config);

	LED_GREEN_INIT(LOGIC_LED_OFF);
	LED_RED_INIT(LOGIC_LED_OFF);

	while (1) {
		int t_sht, h_sht;
		sht30_read(&t_sht, &h_sht);
		PRINTF("SHT30: %d.%02d C, %d.%02d %%RH\r\n", t_sht / 100, t_sht % 100,
				h_sht / 100, h_sht % 100);
		draw_sensor_screen(t_sht, h_sht);
		LED_GREEN_TOGGLE();
		SDK_DelayAtLeastUs(1000000, SystemCoreClock);
	}
}

五、效果展示：

环境文档的显示。

串口显示。

LED灯的闪烁。

六、心得体会：

本次项目尝试了驱动I2C总线，驱动了SH30传感器，驱动OLED屏幕显示。从完成整个项目中收获了很多乐趣，也尝试了在编程过程中使用AI辅助编程，效率提升了很多。感谢硬禾科技和DigiKey，期待下一次的活动。