AM2302溫濕度傳感器采用單總線方式與MCU通信，這就要求MCU有一定的處理速度, 才能正確解析收到的AM2302發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)。

MCU處理AM2302數(shù)據(jù)的方式

AM2302一次傳送40位數(shù)據(jù)給MCU。數(shù)據(jù)位0由50微妙低電平加26微妙高電平組成。 

數(shù)據(jù)位1有50微妙低電平加70微妙高電平組成。這種編碼方式有點(diǎn)象NEC的紅外傳輸協(xié)議。

另外AM2302需要由MCU發(fā)起啟動(dòng)信號(hào)。所以針對(duì)這種單線協(xié)議，雖然可以采用電平變化中斷+計(jì)數(shù)器，或輸入捕捉來(lái)解析40位數(shù)據(jù)位。但這就需要切換端口的輸入輸出配置及控制相應(yīng)外設(shè)的介入時(shí)機(jī)。

本文介紹的方法采用簡(jiǎn)單的端口讀+延時(shí)操作來(lái)解析40位數(shù)據(jù)位。

    if (data_port == 1)

        delay_us(30);

    if (data_port == 1)

        //bit = 1

    else

        //bit = 0

起始信號(hào)通過(guò)把端口改為輸出，然后通過(guò)寫(xiě)端口+延時(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

    //改變data_port為輸出

    data_port = 0;

    delay_us(1000);

    data_port = 1;

    delay_us(20);

    //改變data_port為輸入

數(shù)據(jù)讀取函數(shù)實(shí)現(xiàn)

根據(jù)上述協(xié)議的描述，很容易抽象出如下函數(shù)：

static unsigned char am2302_read_byte(void)

{

    unsigned char i = 0;

    unsigned char data = 0;

    for (i = 0; i < 8; i++)

    {

        //50us low

        while (0 == data_port)

        {

        }

        delay_us(40);

        if (0 == data_port)

        {

            continue;

        }

        else

        {

            data += (0x80U >> i);

            while (1 == data_port)

            {

            }

        }

    }

    return data;

}

通過(guò)調(diào)用am2302_read_byte() 5次，把40位數(shù)據(jù)讀取出來(lái)。

    humidity_hign = am2302_read_byte();

    humidity_low = am2302_read_byte();

    temperature_high = am2302_read_byte();

    temperature_low = am2302_read_byte();

    checksum = am2302_read_byte();

為什么上面的函數(shù)不能使用了

在某些應(yīng)用場(chǎng)景下，為了降低功耗，需要把MCU的工作頻率降到盡可能的低。 

如果在系統(tǒng)時(shí)鐘很低的情況,指令周期就成為需要考慮的關(guān)鍵因素。

這里拿PIC單片機(jī)舉例，如果系統(tǒng)時(shí)鐘為1M Hz，則它的指令周期為4微妙, 

(指令周期為系統(tǒng)時(shí)鐘的4倍)。 

這個(gè)時(shí)候如果使用上面提到的函數(shù)調(diào)用的方法，將無(wú)法得到正確的數(shù)據(jù)。 

因?yàn)榧由虾瘮?shù)調(diào)用的開(kāi)銷，當(dāng)am2302_read_byte()進(jìn)行電平判斷的時(shí)候， 

很可能已經(jīng)錯(cuò)過(guò)了起始電平，導(dǎo)致解析不正確。另外當(dāng)判斷是數(shù)據(jù)位1的時(shí)候，

    data += (0x80U >> i);

    while (1 == data_port)

    {

    }

理論上上面的操作要在40~50微妙的時(shí)間內(nèi)完成，大概是10~12個(gè)匯編指令。 

但目前上面的操作會(huì)轉(zhuǎn)換成很多匯編指令，耗費(fèi)過(guò)多的時(shí)間，導(dǎo)致后續(xù)數(shù)據(jù)位解析不正確。

解決方案

簡(jiǎn)單的方案，繼續(xù)使用上面的函數(shù)，但需要在調(diào)用之前提高系統(tǒng)時(shí)鐘，縮短指令周期即可。 

但對(duì)功耗上有些許影響，但基本影響不會(huì)太大。這里比較要命的是你提高了系統(tǒng)之中，依賴 系統(tǒng)時(shí)鐘的外設(shè)都要重新設(shè)置，例如定時(shí)器。當(dāng)完成溫濕度的讀取，又要全部切換回來(lái)。

考驗(yàn)功力的方案，有沒(méi)有可能優(yōu)化上面的數(shù)據(jù)讀取函數(shù)，減少生成的匯編指令，使它能夠 

在1 MHz的系統(tǒng)時(shí)鐘下，完成數(shù)據(jù)讀??？

如何改進(jìn)利用空間換時(shí)間的思路，取消函數(shù)調(diào)用，把里面的邏輯展開(kāi)。這里可以利用宏函數(shù)實(shí)現(xiàn)。

#define am2302_read_byte(data) 

                am2302_read_bit(data)

                am2302_read_bit(data)

                am2302_read_bit(data)

                am2302_read_bit(data)

                am2302_read_bit(data)

                am2302_read_bit(data)

                am2302_read_bit(data)

                am2302_read_bit(data)

優(yōu)化數(shù)據(jù)位1的實(shí)現(xiàn)邏輯，把移位操作轉(zhuǎn)換成定值的賦值操作。

#define am2302_read_byte(data) 

                am2302_read_bit(data, 0x80)

                am2302_read_bit(data, 0x40)

                am2302_read_bit(data, 0x20)

                am2302_read_bit(data, 0x10)

                am2302_read_bit(data, 0x08)

                am2302_read_bit(data, 0x04)

                am2302_read_bit(data, 0x02)

                am2302_read_bit(data, 0x01)

#define am2302_read_bit(data, bitmask)   

                    while (0 == am2302_data_PORT)

                    {

                    }

                    __delay_us(26);

                    if (1 == am2302_data_PORT)

                    {

                        NOP();

                        NOP();

                        if (1 == am2302_data_PORT)

                        {

                            data += bitmask;

                            while (1 == am2302_data_PORT)

                            {

                            }

                        }

                    }

但在實(shí)際的調(diào)試過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)有時(shí)候還是無(wú)法完整的解析數(shù)據(jù)。特別是當(dāng)數(shù)據(jù)位1特別多的 時(shí)候，往往不能夠正確解析。這時(shí)候就需要仔細(xì)的分析數(shù)據(jù)位1的生成匯編代碼。

    movlb   0   ; select bank0

    btfss   12,0    ;volatile //對(duì)I/O進(jìn)行判斷，相當(dāng)于if (1 == am2302_data_PORT)

    goto    l435    //I/O不是1，跳轉(zhuǎn)到下一個(gè)數(shù)據(jù)位判斷邏輯

    movlw   128     //I/O是1，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加1操作，這里使用了兩條指令

    addwf   _g_th,f

l435:   

使用|=替換+=，把兩條指令的加1操作變成一條指令。

    if (1 == am2302_data_PORT)

    {

        data |= bitmask;

        while (1 == am2302_data_PORT)

        {

        }

    }

它生成的匯編代碼變成：

    movlb   0   ; select bank0

    btfss   12,0    ;volatile

    goto    l435

    bsf _g_th,7

l435:

結(jié)束

使用上述方案，可以使PIC單片機(jī)在1 MHz的系統(tǒng)時(shí)鐘下，與AM2302進(jìn)行單線通信。