2.42 GP2Y1014AU粉尘传感器
2.42.1 模块来源
采购链接：
GP2Y1014AU粉尘传感器模块 PM2.5灰尘传感器代替GP2Y1010AU0F
2.42.2 规格参数
工作电压：5-7V
消耗电流：最大20mA
最小粒子检出值：0.8微米
灵敏度：0.5V(0.1mg/m3)
清洁空气中电压：0.9V （典型）
重量：15g
尺寸大小：46x30x17.6mm
2.42.3 移植过程
我们的目标是在梁山派GD32F470上能够判断粉尘浓度的功能。首先要获取资料，查看数据手册应如何实现，再移植至我们的工程。
2.42.3.1 查看资料
GP2Y1014AU粉尘传感器在其中间有一个洞，空气可以自由流通，传感器内部邻角位置安装有红外发光二极管和光电晶体管，红外发光二极管定向发送红外光，当空气中有颗粒物阻碍红外线时，红外线发生漫反射，光电晶体管接收到红外光线，信号输出引脚电压会随之发生变化。该电压值在一定范围内与灰尘浓度成线性关系，因此在使用过程中，需要使用 ADC 采集该电压信号，并通过该电压值计算出空气中的灰尘浓度。
2.42.3 移植过程
我们的目标是在梁山派GD32F470上能够判断粉尘浓度的功能。首先要获取资料，查看数据手册应如何实现，再移植至我们的工程。
2.42.3.1 查看资料
GP2Y1014AU粉尘传感器在其中间有一个洞，空气可以自由流通，传感器内部邻角位置安装有红外发光二极管和光电晶体管，红外发光二极管定向发送红外光，当空气中有颗粒物阻碍红外线时，红外线发生漫反射，光电晶体管接收到红外光线，信号输出引脚电压会随之发生变化。该电压值在一定范围内与灰尘浓度成线性关系，因此在使用过程中，需要使用 ADC 采集该电压信号，并通过该电压值计算出空气中的灰尘浓度。
2.42.3.2 引脚选择
2.42.3.3 移植至工程
移植步骤中的导入.c和.h文件与上一节相同，只是将.c和.h文件更改为bsp_dust.c与bsp_dust.h。见2.2.3.3 移植至工程。这里不再过多讲述。移植完成后面修改相关代码。
在文件bsp_dust.c中，编写如下代码。
/********************************************************************************
* 文 件 名: bsp_dust.c
* 版 本 号: 初版
* 修改作者: LC
* 修改日期: 2023年06月08日
* 功能介绍:
******************************************************************************
* 注意事项:
*********************************************************************************/
#include "bsp_dust.h"
#include "systick.h"
#include "bsp_usart.h"
#include "stdio.h"
/******************************************************************
* 函 数 名 称：Dust_GPIO_Init
* 函 数 说 明：粉尘传感器引脚初始化
* 函 数 形 参：无
* 函 数 返 回：无
* 作 者：LC
* 备 注：无
******************************************************************/
void Dust_GPIO_Init(void)
{
/* 开启时钟 */
rcu_periph_clock_enable(RCU_OUT);
rcu_periph_clock_enable(RCU_LED);
/* 配置LED为输出模式 */
gpio_mode_set(PORT_LED, GPIO_MODE_OUTPUT, GPIO_PUPD_PULLUP, GPIO_LED);
gpio_output_options_set(PORT_LED,GPIO_OTYPE_PP,GPIO_OSPEED_50MHZ,GPIO_LED);
gpio_bit_write(PORT_LED,GPIO_LED,SET);
/* 使能ADC时钟 */
rcu_periph_clock_enable(RCU_OUT_ADC);
/* 配置AO为浮空模拟输入模式 */
gpio_mode_set(PORT_OUT, GPIO_MODE_ANALOG, GPIO_PUPD_NONE, GPIO_OUT);
/* 配置ADC为独立模式 */
adc_sync_mode_config(ADC_SYNC_MODE_INDEPENDENT);
/* 使能连续转换模式 */
adc_special_function_config(PORT_OUT_ADC, ADC_CONTINUOUS_MODE, ENABLE);
/* 使能扫描模式 */
adc_special_function_config(PORT_OUT_ADC, ADC_SCAN_MODE, ENABLE);
/* 数据右对齐 */
adc_data_alignment_config(PORT_OUT_ADC, ADC_DATAALIGN_RIGHT);
/* ADC0设置为规则组 一共使用 CHANNEL_NUM 个通道 */
adc_channel_length_config(PORT_OUT_ADC, ADC_REGULAR_CHANNEL, CHANNEL_NUM);
/* ADC规则通道配置：ADC0的通道CHANNEL_ADC的扫描顺序为0；采样时间：15个周期 */
/* DMA开启之后 gt_adc_val[x][0] = PC1的数据 */
adc_regular_channel_config(PORT_OUT_ADC, 0, CHANNEL_OUT_ADC, ADC_SAMPLETIME_15);
/* ADC0设置为12位分辨率 */
adc_resolution_config(PORT_OUT_ADC, ADC_RESOLUTION_12B);
/* ADC外部触发禁用, 即只能使用软件触发 */
adc_external_trigger_config(PORT_OUT_ADC, ADC_REGULAR_CHANNEL, EXTERNAL_TRIGGER_DISABLE);
/* ADC0使能 */
adc_enable(PORT_OUT_ADC);
/* 等待ADC稳定 */
delay_1ms(1);
/* 开启ADC自校准 */
adc_calibration_enable(PORT_OUT_ADC);
/* 开启软件触发ADC转换 */
adc_software_trigger_enable(PORT_OUT_ADC, ADC_REGULAR_CHANNEL);
}
/******************************************************************
* 函 数 名 称：Get_ADC_Value
* 函 数 说 明：对ADC值进行平均值计算后输出
* 函 数 形 参：num采集次数
* 函 数 返 回：对应扫描的ADC值
* 作 者：LC
* 备 注：无
******************************************************************/
unsigned int Get_ADC_Value(unsigned int num)
{
unsigned int Data=0;
int i = 0;
for( i = 0; i < num; i++ )
{
/* 读取ADC常规组数据寄存器 */
Data += adc_regular_data_read(ADC0);
delay_1ms(1);
}
Data = Data/num;
return Data;
}
int Filter(int m)
{
static int flag_first = 0, _buff[10], sum;
const int _buff_max = 10;
int i;
if (flag_first == 0)
{
flag_first = 1;
for (i = 0, sum = 0; i < _buff_max; i++)
{
_buff[i] = m;
sum += _buff[i];
}
return m;
}
else
{
sum -= _buff[0];
for (i = 0; i < (_buff_max - 1); i++)
{
_buff[i] = _buff[i + 1];
}
_buff[9] = m;
sum += _buff[9];
i = sum / 10.0;
return i;
}
}
/******************************************************************
* 函 数 名 称：Read_dust_concentration
* 函 数 说 明：读取粉尘浓度
* 函 数 形 参：无
* 函 数 返 回：粉尘浓度
* 作 者：LC
* 备 注：无
******************************************************************/
float Read_dust_concentration(void)
{
unsigned int value=0;
float f_value = 0, density = 0;
gpio_bit_write(PORT_LED,GPIO_LED,RESET);
delay_1us(280);
value = adc_regular_data_read(ADC0);
delay_1us(40);
gpio_bit_write(PORT_LED,GPIO_LED,SET);
delay_1us(9680);
value = Filter(value);
f_value = 0.17*value-0.1; //转换公式
return f_value;
}
在文件bsp_dust.h中，编写如下代码。
#ifndef _BSP_DUST_H_
#define _BSP_DUST_H_
#include "gd32f4xx.h"
#define RCU_LED RCU_GPIOF
#define PORT_LED GPIOF
#define GPIO_LED GPIO_PIN_10
#define RCU_OUT RCU_GPIOC
#define PORT_OUT GPIOC
#define GPIO_OUT GPIO_PIN_1
#define RCU_OUT_ADC RCU_ADC0
#define PORT_OUT_ADC ADC0
#define CHANNEL_OUT_ADC ADC_CHANNEL_11
//采样通道数
#define CHANNEL_NUM 1
void Dust_GPIO_Init(void);
float Read_dust_concentration(void);
#endif
2.42.4 移植验证
在自己工程中的main主函数中，编写如下。
/********************************************************************************
* 文 件 名: main.c
* 版 本 号: 初版
* 修改作者: LC
* 修改日期: 2022年06月08日
* 功能介绍:
******************************************************************************
* 开发板官网：www.lckfb.com
*********************************************************************************/
#include "gd32f4xx.h"
#include "systick.h"
#include "bsp_usart.h"
#include "stdio.h"
#include "bsp_dust.h"
int main(void)
{
nvic_priority_group_set(NVIC_PRIGROUP_PRE2_SUB2); // 优先级分组
systick_config(); //滴答定时器初始化 1ms
usart_gpio_config(115200U);
printf("demo start\r\n");
Dust_GPIO_Init();
while(1)
{
printf("Read_dust_concentration = %.2f\r\n",Read_dust_concentration());
delay_1ms(1000);
}
}
移植现象：
移植成功示例，见文件2.42.4-1 。
