[Programa] SHT40 (exemplo I2C)
Objetivo:
Utilizar o ESP32-C6-DevKitM-1 para ler valores de temperatura de um sensor SHT40.
Lista de material:
- ESP32-C6-DevKitM-1
- Breadboards
- Sensor SHT40
- Fios de ligação
- Cabo micro USB
Contextualização:
Grove - Temperature & Humidity Sensor (SHT40)
O sensor de temperatura e humidade da Seeed SHT40 é um sensor digital com interface I2C padrão [4].
Inter-Integrated Circuit (I2C) [5]
O Inter-Integrated Circuit [5] é um barramento série que permite a co-existência de múltiplos controladores e periféricos (historicamente designado por master/slave) e considera essencialmente duas ligações:
| SDA | Serial Data Line |
| SDL | Serial Clock Line |
Ambos
são bidirecionais
O design de referência I2C possui um espaço de endereço de 7 bits, com uma extensão de 10 bits raramente utilizada. As velocidades de barramento I2C comuns são o modo padrão de 100 kbit/s e o modo rápido de 400 kbit/s. Existe também um modo de baixa velocidade de 10 kbit/s, mas também são permitidas frequências de relógio arbitrariamente baixas. As revisões posteriores do I2C permitem alojar mais nós e funcionar a velocidades mais rápidas (modo rápido de 400 kbit/s, modo rápido plus de 1 Mbit/s, modo de alta velocidade de 3,4 Mbit/s e modo ultrarrápido de 5 Mbit/s ). Estas velocidades são mais amplamente utilizadas em sistemas embebidos do que em PCs.
A comunicação no I²C segue uma estrutura organizada em pacotes de dados. Cada transação no barramento I²C inicia com uma condição de start, seguida pelo envio de um byte de endereço, que identifica o dispositivo preriférico com o qual o controlador deseja comunicar. Após o endereço, o controlador pode enviar ou receber dados, dependendo da natureza da transação (escrita ou leitura).
Os principais elementos dos protocolos de mensagem do I²C incluem:
Condição de Start (Start): O controlador gera uma transição do sinal SDA de alto para baixo enquanto SCL está alto, indicando o início de uma comunicação.
Byte de Endereço: Após a condição de start, o controlador envia um byte de endereço que contém o endereço do periférico alvo e um bit de leitura/escrita. O periférico com o endereço correspondente responde com um bit de reconhecimento (ACK).
Dados: Os dados são transmitidos em bytes, seguidos por um bit de reconhecimento (ACK) enviado pelo receptor após cada byte. Se o receptor não reconhecer o byte, ele envia um bit de não reconhecimento (NACK).
Condição de Paragem (Stop): A comunicação termina com uma condição de stop, onde o controlador gera uma transição do sinal SDA de baixo para alto enquanto SCL está alto. Isso sinaliza o fim da transação no barramento I²C.
Essa estrutura simples e eficiente permite que o I²C suporte a comunicação entre múltiplos dispositivos de forma organizada, minimizando a necessidade de fios e facilitando a integração em sistemas eletrónicos complexos.
Desenvolvido pela Philips Semiconductor em 1982, o I2C é ideal para aplicações que exigem comunicação eficiente e de curto alcance entre componentes eletrónicos. Este protocolo suporta a comunicação entre múltiplos dispositivos, onde o dispositivo contolador comanda o barramento I2C e os peféricos respondem aos comandos recebidos. A simplicidade do I2C, combinada com a sua flexibilidade, torna-o uma escolha popular para interligar sensores, displays, memória e outros periféricos a microcontroladores em diversos projetos.
De seguida apresenta-se uma aplicação prática do I2C usando a placa de desenvolvimento ESP32-C6-DevKitM-1, que possui suporte integrado para I2C, em conjunto com o sensor de temperatura e humidade SHT40.
Procedimento:
Atentando nos terminais 21, 22, GND e 3.3V do ESP32 como referência deve considerar-se o seguinte ilustração de montagem:
Instruções:
- Montar o circuito esquematizado anteriormente
- Ligar a placa ESP32 ao computador por via de cabo USB micro
- Abrir o IDE Arduino
- Usando a ferramenta de gestão de bibliotecas do IDE Arduino procurar e instalar a biblioteca Adafruit SHT4X ([1])
- Selecionar o dispositivo ESP32 adequado
- Copiar o seguinte
/*
* sensor sht40
*/
#include "Adafruit_SHT4x.h" // Biblioteca relacionada com sensor SHT40
// inicialização de classe relacionada com SHT40
Adafruit_SHT4x sht4 = Adafruit_SHT4x();
// a função setup é executada pontualmente quando o botão reset é premido ou
// a placa é alimentada:
void setup() {
// inicializa a comunicação série a 115200 bits por segundo:
Serial.begin(115200);
sht4.begin();
// definição de precisão e outras opções do sensor
sht4.setPrecision(SHT4X_HIGH_PRECISION);
sht4.setHeater(SHT4X_NO_HEATER);
}
// a função loop é executada sucessivamente, uma e outra vez,
// e por aí em diante
void loop() {
sensors_event_t humidade, temperatura;
// atualiza os objetos com dados novos
sht4.getEvent(&humidade, &temperatura);
Serial.print("Temperatura: ");
Serial.print(temperatura.temperature);
Serial.println(" ºC");
Serial.print("Humidade: ");
Serial.print(humidade.relative_humidity);
Serial.println("% rH");
delay(1000);
}- Compilar e carregar o código para a placa ESP32
- Verificar o resultado
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Referências:
[1] Adafruit. Adafruit Sensirion SHT40, SHT41 & SHT45 Temperature & Humidity Sensors. url: https://learn.adafruit.com/adafruit-sht40-temperature-humidity-sensor (acedido em 29/08/2023).
[2] Ltd. Espressif Systems Co. ESP32-DevKitC V4 Getting Started Guide. url: https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/en/latest/esp32/hw-reference/esp32/get-started-devkitc.html (acedido em 18/08/2023).[3] Paulo Menezes. Artigos de Suporte - DEEC - Kit Eletrónica - Primeiro Programa. url: https://kb.deec.uc.pt/books/deec/page/primeiro-programa (acedido em 17/08/2023).[4] Seeed Studio. Grove - Temperature & Humidity Sensor. url: https://wiki.seeedstudio.com/Grove-SHT4x/ (acedido em 29/08/2023).
[5] Wikipedia. I2C. url: https://en.wikipedia.org/wiki/I%C2%B2C (acedido em 29/08/2023).