# sht30_2

**Repository Path**: lye21/sht30_2

## Basic Information

- **Project Name**: sht30_2
- **Description**: 新版的 sht30 无线温湿度传感器
- **Primary Language**: Unknown
- **License**: Not specified
- **Default Branch**: main
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 0
- **Created**: 2026-05-06
- **Last Updated**: 2026-05-09

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

整体项目结构如下

1、通过I2C1读取 sht30 的数据
2、然后通过串口2，将数据发送至 lora 模块
3、lora 模块通过M1，M0 引脚控制模式，M1=1 M0=0 为休眠，M1=0 M0=0 为发送，M1=1 M0=1 为配置模式
4、整个项目需要考虑低功耗，stm32 发送完数据后，需要进入停止模式，lora 也进入休眠模式
5、每 30s 发送一次数据
6、stm32 第一次开机时，需要留 10 秒钟的窗口给 stlink 下载用，否则进入了休眠模式就下载不了了
7、有一个读取电池电压的电路，需要先将 BAT_EN 设置为高电平，通过ADC 通道 1 进行读取电池的电压，电压经过了1：3的分压
8、项目支持通过串口 1 修改设备编码，设备编码格式为 LTT+5 位数字，通过串口发送$LTT00100&，就将设备编码修改为 LTT00100，初始默认编码为 TESTDEV
9、lora 发送的数据格式为：&LTT00100,温度，湿度，电压#
10、串口 1 作为调试串口用，用于打印运行信息
11、开机时初始化 LoRa 模块，M1=M0=1 进入配置模式，通过串口2发送 0xC0 0x00 0x08 0xFF 0xFF 0x62 0x00 0x17 0x87 0x00 0x00，设置成功后模块返回相同数据

---

## 当前开发状态

### 已完成功能

| 功能 | 状态 | 说明 |
|------|------|------|
| SHT30 温湿度读取 | ✅ | I2C1 通信，CRC-8 校验，高精度单次测量模式 |
| printf 调试输出 | ✅ | 重定向到 USART1，整数格式化避免 float printf |
| ADC 电池电压 | ✅ | 50次轮询采样 + 中位值平均滤波，BAT_EN 控制，1:3 分压计算 |
| LoRa 数据发送 | ✅ | M1=0 M0=0 透明传输，格式 &CODE,T,H,V# |
| LoRa 休眠控制 | ✅ | M1=1 M0=0 休眠模式 |
| LoRa 开机初始化 | ✅ | M1=1 M0=1 配置模式，发送11字节配置数据，校验返回 |
| 设备编码修改 | ✅ | 串口1发送 $CODE& 格式，Flash 持久化存储 |
| RTC 30秒唤醒 | ✅ | LSE 32.768kHz，CK_SPRE 时钟源 |
| Stop 低功耗模式 | ✅ | 低功耗调压器 + WFI，外设反初始化 + GPIO 模拟模式 |
| 10秒启动窗口 | ✅ | 循环延时 + 串口命令处理，支持 ST-Link 下载和设备编码修改 |

### 关键代码位置

- **主逻辑**: `Core/Src/main.c` — 全部在 USER CODE 区域
- **SHT30 驱动**: `Core/Src/sht30.c` + `Core/Inc/sht30.h`
- **中断处理**: `Core/Src/stm32l0xx_it.c` — RTC_IRQHandler, USART1_IRQHandler
- **GPIO 配置**: `Core/Src/gpio.c` — BAT_EN(PA0), M1(PA4), M0(PA5)

### 主程序流程

```
开机
  ├─ HAL_Init / SystemClock_Config / 外设初始化
  ├─ ADC 校准
  ├─ 从 Flash 读取设备编码
  ├─ 启用 USART1 中断接收
  ├─ LoRa_Init() — M1=M0=1 配置模式，发送配置数据，校验返回
  ├─ 打印启动信息
  ├─ 10秒窗口（每10ms处理一次串口命令）
  ├─ Sensor_Send_Cycle() — 首次读取传感器并发送
  ├─ RTC_Wakeup_Init() — 启动30秒唤醒定时器
  └─ Enter_Stop_Mode() — 进入低功耗

while(1) 循环（RTC 唤醒后）
  ├─ SystemClock_Config() — 恢复 HSE 时钟
  ├─ 重新初始化所有外设（GPIO/ADC/I2C/USART1/USART2）
  ├─ ADC 校准
  ├─ Sensor_Send_Cycle() — 读取传感器并发送
  ├─ RTC_Wakeup_Init() — 重启30秒唤醒定时器
  ├─ HAL_SuspendTick() — 挂起 SysTick
  └─ Enter_Stop_Mode() — 再次进入低功耗
```

### 低功耗处理细节

**最终休眠功耗：10uA**（从初始 600uA 优化至此）

#### ADC 电池电压采样

采用**50次轮询采样 + 中位值平均滤波**算法：

1. `BAT_EN = HIGH`，使能分压电路，延时 1ms 稳定
2. 连续 50 次 `HAL_ADC_Start` → `PollForConversion` → `GetValue` → `Stop`
3. `MedianAverageFilter()`：对 50 个采样值冒泡排序 → 去掉最小值和最大值 → 剩余 48 个取平均
4. `BAT_EN = LOW`，关闭分压电路
5. 电压计算：`filtered × 3300 × 3 / 4095`（12位ADC，3.3V参考，1:3分压）

中位值平均滤波能有效剔除偶发干扰（如开关噪声），比简单算术平均更稳定。

> **关于 DMA 方案的取舍：** 曾尝试 ADC DMA + 3通道（CH1/TEMPSENSOR/VREFINT）方式，
> 但 TEMPSENSOR 和 VREFINT 内部模块在 Stop 模式下无法完全关闭，
> 导致休眠功耗从 10uA 升至 20-30uA。最终放弃 DMA，保留轮询方式。

#### 600uA → 10uA 优化过程

**初始问题：** 开机进入 Stop 模式后功耗 600uA，远超预期。

**排查与解决：**

1. **LoRa 休眠模式错误（最大原因）**
   - 问题：最初代码将 LoRa 休眠设为 M1=1, M0=1，这是配置模式而非休眠模式
   - LoRa 在配置模式下持续消耗电流（约 300-500uA）
   - 修正：改为 M1=1, M0=0，这才是 E220 模块的正确休眠模式
   - 影响：此一项就减少了约 300-500uA

2. **外设未完整反初始化**
   - 问题：最初只关闭了外设时钟，没有调用 HAL_DeInit，外设内部寄存器仍保持活跃状态
   - 修正：进入 Stop 前依次调用 HAL_ADC_DeInit、HAL_UART_DeInit(&huart1/&huart2)、HAL_I2C_DeInit(&hi2c1)
   - 影响：减少约 50-100uA

3. **GPIO 引脚浮空漏电**
   - 问题：UART/I2C/ADC 引脚在 Stop 模式下仍保持复用功能模式，内部上拉/下拉产生漏电
   - 修正：将 PA9/PA10(USART1)、PA2/PA3(USART2)、PB6/PB7(I2C1)、PA1(ADC) 全部设为 GPIO_MODE_ANALOG + GPIO_NOPULL
   - 模拟模式是 GPIO 的最低功耗状态，关闭了输入施密特触发器和输出驱动器
   - 影响：减少约 20-50uA

4. **控制引脚电平未锁定**
   - 问题：进入 Stop 后未显式确认 BAT_EN=低、M1=高、M0=低，可能因时序问题导致短暂漏电
   - 修正：在 Enter_Stop_Mode() 中显式写入 BAT_EN=RESET、M1=SET、M0=RESET
   - 输出推挽模式在 Stop 下保持电平，确保 LoRa 休眠和分压电路关闭

5. **未使用 GPIO 时钟关闭**
   - 修正：关闭 GPIOC 和 GPIOH 时钟（本项目未使用这两个端口的外设）

6. **USART1 中断接收未停止**
   - 问题：HAL_UART_Receive_IT 在 Stop 前仍活跃，可能导致异常唤醒
   - 修正：调用 HAL_UART_AbortReceive(&huart1) 停止中断接收

#### Enter_Stop_Mode() 完整步骤

```
1. LoRa_SetSleep()          — M1=1, M0=0，LoRa 进入休眠
2. HAL_UART_AbortReceive()  — 停止 USART1 中断接收
3. HAL_ADC_DeInit()         — 反初始化 ADC
4. HAL_UART_DeInit() ×2     — 反初始化 USART1、USART2
5. HAL_I2C_DeInit()         — 反初始化 I2C1
6. BAT_EN = LOW             — 关闭电池分压电路
7. M1 = HIGH, M0 = LOW      — 锁定 LoRa 休眠电平
8. PA9/PA10 → Analog        — USART1 引脚最低功耗
9. PA2/PA3 → Analog         — USART2 引脚最低功耗
10. PB6/PB7 → Analog        — I2C1 引脚最低功耗
11. PA1 → Analog            — ADC 引脚最低功耗
12. 关闭 USART1/2/I2C1/ADC1 时钟
13. 关闭 GPIOC/GPIOH 时钟
14. HAL_SuspendTick()       — 挂起 SysTick，避免周期性中断
15. 清除 RTC 唤醒标志
16. HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON, PWR_STOPENTRY_WFI)
```

#### 唤醒后恢复步骤

```
1. SystemClock_Config()     — 恢复 HSE 4MHz 时钟
2. HAL_ResumeTick()         — 恢复 SysTick
3. 使能 GPIOA/B/C/H 时钟
4. MX_GPIO_Init()           — 重新初始化 GPIO
5. MX_ADC_Init()            — 重新初始化 ADC
6. MX_USART1_UART_Init()   — 重新初始化 USART1
7. MX_USART2_UART_Init()   — 重新初始化 USART2
8. MX_I2C1_Init()           — 重新初始化 I2C1
9. ADC 校准
10. USART1 中断接收重启
```

#### 硬件功耗构成（10uA 总功耗）

| 来源 | 估算电流 | 说明 |
|------|----------|------|
| STM32L051 Stop 模式 | ~0.4-1uA | 低功耗调压器 + WFI |
| HT7550 (5V LDO) | ~120uA | 电池→5V，静态电流 |
| SSP7603 (3.3V LDO) | ~50uA | 5V→3.3V，静态电流 |
| E220 LoRa 休眠 | ~5-10uA | M1=1 M0=0 休眠模式 |
| SHT30 待机 | ~0.5-2uA | I2C 总线上 |
| 其他（DW07D、TP4056等） | ~5-10uA | 电池保护、充电IC |

注：LDO 静态电流是从电池端测量，MCU 侧测量为 10uA

### 待优化项

| 问题 | 状态 | 说明 |
|------|------|------|
| 待机功耗 600uA → 10uA | ✅ 已解决 | 详见低功耗处理细节章节 |
| 烧录问题 | ⚠️ 注意 | Stop 模式下 SWD 失效，需按住 Reset 连接 ST-Link |

### EIDE 项目配置

| 参数 | 值 | 说明 |
|------|------|------|
| 项目名 | sht30_2 | EIDE 工程名称 |
| 芯片类型 | ARM Cortex-M0+ | STM32L051C8T6 |
| 工具链 | GCC (arm-none-eabi) | 版本 5 |
| Pack | Keil/STM32L0xx_DFP.2.1.0 | 设备支持包 |
| 源码目录 | ../../sht32_2 | 指向 CubeMX 生成的源码 |
| 预处理宏 | STM32L051xx, USE_HAL_DRIVER | HAL 驱动宏 |
| 头文件路径 | Core/Inc, Drivers/... | 同 CubeMX Makefile |
| 链接脚本 | STM32L051XX_FLASH.ld | 自定义 scatter file |
| 输出格式 | ELF | 不生成 bin（通过 objcopy 手动转换） |
| 烧录器 | OpenOCD (stlink) | interface=stlink, target=stm32l0 |
| 烧录基地址 | 0x08000000 | Flash 起始地址 |
| C 标准 | c11 | 编译器语言标准 |
| 优化级别 | -Og | 调试级优化 |
| float-abi | hard | 浮点 ABI |
| newlib-nano | 启用 | 减小代码体积 |
| one-elf-section-per-function | 启用 | 链接时垃圾回收 |
| Heap/Stack | 0x200 / 0x400 | 链接脚本定义 |

### CubeMX 配置参数

| 参数 | 值 | 说明 |
|------|------|------|
| MCU | STM32L051C8Tx | LQFP48 封装 |
| CubeMX 版本 | 6.17.0 | |
| 固件包 | STM32Cube FW_L0 V1.12.4 | |
| 目标工具链 | Makefile | GCC |
| SYSCLK | HSE 4MHz | 外部晶振 |
| AHB 分频 | /2 → 2MHz | |
| APB1/APB2 | /1 → 2MHz | |
| RTC 时钟 | LSE 32.768kHz | 外部低速晶振 |
| ADC | CH1 单通道，连续转换，160.5周期采样 | 无 DMA |
| I2C1 | Timing=0x00000508 | 标准模式 |
| USART1 | 9600 baud, Asynchronous | 调试串口 |
| USART2 | 9600 baud, Asynchronous | LoRa 串口 |
| Heap | 0x200 | |
| Stack | 0x400 | |
| Flash | 64KB (0x08000000) | |
| RAM | 8KB (0x20000000) | |

### 引脚定义

| 引脚 | 功能 | 说明 |
|------|------|------|
| PA0 | BAT_EN | 电池分压使能，高电平有效 |
| PA1 | BAT_ADC | ADC 通道1，电池电压采样 |
| PA2 | USART2_TX | LoRa 模块 TX |
| PA3 | USART2_RX | LoRa 模块 RX |
| PA4 | M1 | LoRa 模式控制 M1 |
| PA5 | M0 | LoRa 模式控制 M0 |
| PA9 | USART1_TX | 调试串口 TX |
| PA10 | USART1_RX | 调试串口 RX |
| PB6 | I2C1_SCL | SHT30 时钟线 |
| PB7 | I2C1_SDA | SHT30 数据线 |

### Flash 存储布局

- 地址: `0x0800FF80`（最后一页，page 511，128字节/页）
- 布局: `[4B magic 0xA5A5A5A5][8B 设备编码][...空闲...]`
- 默认编码: `TESTDEV`