Arduino MKR WiFi 1010をデータ入力に使う⑩I2C温湿度センサAHT20

　DHT11などの湿度センサを作っているAosong（ASAIR）社のAHT20は、Sensirion SHTC3よりわずかに安価です。IC自体が3.3/5Vのどちらの電源でも使えるため、レベル変換回路は入っていません。Adafruit AHT20 Temperature & Humidity Sensorを利用しました。

●湿度センサAHT20のおもなスペック

　データシート

電源電圧　 2.0～5.5V
湿度　確度±2%RH、分解能0.024%RH
温度　確度±0.3℃、分解能0.01℃
インターフェース　I2C（0～400kHz）
スレーブ・アドレス　0x38（固定）

●接続

　I2C専用の4ピンのコネクタでArduino MKR WiFi 1010と接続します。第４回の気圧センサLPS25HBの接続と同じです。

●プログラム-step1

　最初にInitilizationをし、次に測定のトリガをかけます。80ms待って7バイト読み出します。最初の1バイトはstateで、MSBがbusyフラグです。次の20ビットが湿度、残りの20ビットが温度、最後の1バイトがCRCです。

　湿度と温度は全部で5バイトです。3バイト目の上位4ビットが湿度で、3バイト目の下位ビットが温度です。


clear all
a = arduino('COM15', 'MKR1010', 'Libraries', 'I2C');
aht20 = device(a, 'I2CAddress', 0x38)

Initilization = 0xbe;
dataI    = [0x08,0x00];
writeRegister(aht20, Initilization, dataI, 'uint8')
pause(0.1);

trigger_measurement = 0xac;
dataM = [0x33,0x00];
writeRegister(aht20, trigger_measurement, dataM, 'uint8')
pause(0.1);

rdata = read(aht20, 7 ,'uint8')

humi_raw= bitshift(uint32(bitshift(rdata(2), 16)) + uint32(bitshift(rdata(3), 8))  + uint32(bitand(rdata(4),0xf0)),-4)
humi = double(humi_raw) / 1048576.0 *100

temp_raw = bitshift(uint32(bitand(rdata(4), 0x0f)), 16) + bitshift(uint32(rdata(5)), 8)  + uint32(rdata(6))
temp = double(temp_raw) * 200 / 1048576 -50

　実行結果です。

●プログラム-step2

　CRCを求めます。SHTC3のときは、手計算でCRCを求める手順を実装しました。ここでは、いろいろなところでC言語でCRC-8の計算ルーチンで紹介されているプログラムを移植します。

　データの数は任意です。テストは2個の場合、6個の場合の確認をしました。


%main
testdata = [28,165,222,70,53,100]
dec2hex(CalcCrc(testdata))


function [crcResult] =  CalcCrc(data) 
    crc8A = 0xff;
    for i = 1:length(data)
        crc8A = bitxor(crc8A, data(i))
        for bit = 8:-1:1
            if bitand(crc8A, 0x80)
                crc8A = bitxor(bitshift(crc8A , 1) , 0x31);
            else
                crc8A = bitshift(crc8A , 1);
            end
        end
    end
    crcResult = crc8A;
end

　動作確認は、このサイトでもできます。

●プログラム-step3

　読みだしたCRCと計算したCRCの値を比較します。計算するのは、最初のstateの1バイトと湿度と温度の５バイトの合計6バイトが対象です。


clear all
a = arduino('COM15', 'MKR1010', 'Libraries', 'I2C');
aht20 = device(a, 'I2CAddress', 0x38);

Initilization = 0xbe;
dataI    = [0x08,0x00];
writeRegister(aht20, Initilization, dataI, 'uint8')
pause(0.1);

trigger_measurement = 0xac;
dataM = [0x33,0x00];
writeRegister(aht20, trigger_measurement, dataM, 'uint8');
pause(0.1);

rdata = read(aht20, 7 ,'uint8');

humi_raw= bitshift(uint32(bitshift(rdata(2), 16)) + uint32(bitshift(rdata(3), 8))  + uint32(bitand(rdata(4),0xf0)),-4)
humi = double(humi_raw) / 1048576.0 *100

temp_raw = bitshift(uint32(bitand(rdata(4), 0x0f)), 16) + bitshift(uint32(rdata(5)), 8)  + uint32(rdata(6))
temp = double(temp_raw) * 200 / 1048576 -50

data = [rdata(1),rdata(2),rdata(3),rdata(4),rdata(5),rdata(6)]
fprintf('readCRC is 0x%s 0x%s <-calculated ',dec2hex(rdata(7)),dec2hex(CalcCrc(data)) );


function crcResult =  CalcCrc(data) 
    crc8A = 0xff;
    for i = 1:length(data)
        crc8A = bitxor(crc8A, data(i));
        for bit = 8:-1:1
            if bitand(crc8A, 0x80)
                crc8A = bitxor(bitshift(crc8A , 1) , 0x31);
            else
                crc8A = bitshift(crc8A , 1);
            end
        end
    end
    crcResult = crc8A;
end

　実行例です。