开发环境：

IDE：MKD 5.38a

Renesas RA Smart Configurator：v5.1.0

开发板：RA-Eco-RA4M2

MCU：R7FA4M2AD3CFP

1 理论分析

2.1 HS3003介绍

HS3003是一款高精度的温湿度传感器，标准I2C格式。

HS3003配有一个全新设计的ASIC专用芯片、一个经过改进的MEMS半导体电容式湿度传感元件和一个标准的片上温度传感元件，其性能已经大大提升甚至超出了前一代传感器的可靠性水平，新一代温湿度传感器，经过改进使其在恶劣环境下的性能更稳定。

2.2 HS3003采集温湿度

温度湿度读取时序如下：

Figure 1‑1 HS3003读取时序

HS3003在睡眠模式下，传感器一直等待主机发送测量命令。CPU此时只执行温湿度测量指令，其余指令无法唤醒传感器进行数据采集。

主机发送采集命令后即可唤醒HS3003进行数据采集，启动采集只需要发送7位从机地址，第八位写0即可。

采集数据时，传感器内部的数字信号处理器会对采集到的温湿度数据进行计算，并且内部算法对数据进行校正运算：采集结束后，传感器的输出寄存器会将数据进行更新，

测量周期由湿度和温度转换后的数字信号处理器(DSP)校正计算。在测量周期结束时，数字电源关闭之前输出寄存器将被更新。测量数据以14位的输出，数据位以右对齐。

HS3003输出的真实的相对湿度(%)和温度（℃）数据通过以下公式进行计算。

相对湿度：

温度转换：

2 实验详解

2.1 实验目的

1) 通过实验掌握I2C的配置方法

2) 掌握温湿度传感器HS3003的原理与使用

2.2 实验设备

硬件：PC 机一台；RA-Eco-RA4M2开发板一套；HS3003模块一个

软件：Windows 10系统，Keil5集成开发环境、串口助手

2.3 实验相关电路图

HS3003模块相关电路如下图所示：

Figure 2‑1 HS3003模块相关电路图

根据可知HS300x Datasheet，HS3003的地址为0x44。本文将使用I2C0。

2.4 HS3003采集温湿度实现

2.4.1 RA Smart Configurator配置I2C

打开RA Smart Configurator，根据硬件连接，I2C使用的是IIC0，因此在配置界面里面依次打开“Pins->Peripherals->Connectivity:IIC>IIC0”配置IIC模块，选择开发板所用的IIC引脚，这里SCL和SDA分别接的是P400和P401引脚。

Figure 2‑2 I2C引脚设置

接下来就是添加I2C的stack。

Figure 2‑3 添加I2C的stack步骤

接下来需要配置I2C的参数。

Figure 2‑4 I2C参数设置

这里可以设置I2C的参数，我这里设置I2C的变量名、通道以及从机地址，I2C的编号和Channel编号是一一对应的，因此需要设置为3，回调函数依据C语言命名规范任意编译一个就行。

值得注意的是，这里的从机地址是7位，代码中自动左移了。

然后让软件自动生成配置代码即可。

2.4.2 HS3003采集温度代码实现

R_IIC_MASTER_Open()函数为执行IIC初始化，开启配置如下所示。

/* Initialize the IIC module */
err =R_IIC_MASTER_Open(&g_i2c_master0_ctrl, &g_i2c_master0_cfg); 
assert(FSP_SUCCESS == err);

R_IIC_MASTER_Write()函数是向IIC设备中写入数据，写入格式如下所示。

err = R_IIC_MASTER_Write(&g_i2c_device_ctrl_1, &g_i2c_tx_buffer[0], I2C_BUFFER_SIZE_BYTES, false);
assert(FSP_SUCCESS == err);

R_IIC_MASTER_Read()函数是向IIC设备中读数据，读数据的格式如下所示。

err = R_IIC_MASTER_Read(&g_i2c_device_ctrl_1, &g_i2c_rx_buffer[0], I2C_BUFFER_SIZE_BYTES, false);
assert(FSP_SUCCESS == err);

首先是HS3003的初始化，主要是打开I2C。

/**
  * [url=home.php?mod=space&uid=2666770]@Brief[/url]   HS3003 Init
  * [url=home.php?mod=space&uid=3142012]@param[/url]   None
  * @retval  None
  */
void BSP_HS3003_Init(void)
{
    fsp_err_t err;
    err = R_IIC_MASTER_Open(&g_i2c_master0_ctrl, &g_i2c_master0_cfg);
    assert(FSP_SUCCESS == err);
}

然后就是温湿度读取。

/**
  * @brief   HS3003 Get data
  * @param   HS3003_Data
  * @retval  fsp_err_t
  */
fsp_err_t BSP_HS3003_Get_data(ST_HS3003_Data *HS3003_Data)
{
    fsp_err_t err;
    uint8_t r_buf[4] = {0};
    uint16_t humi, temp;
    uint8_t  data = 0x00;

    err = R_IIC_MASTER_Write(&g_i2c_master0_ctrl, &data, 1, true);
    R_BSP_SoftwareDelay(50, BSP_DELAY_UNITS_MILLISECONDS);
    err = R_IIC_MASTER_Read(&g_i2c_master0_ctrl, r_buf,4 , false);

    R_BSP_SoftwareDelay(50, BSP_DELAY_UNITS_MILLISECONDS);

    err = R_IIC_MASTER_Write(&g_i2c_master0_ctrl, &data, 1, true);
    R_BSP_SoftwareDelay(50, BSP_DELAY_UNITS_MILLISECONDS);
    err = R_IIC_MASTER_Read(&g_i2c_master0_ctrl, r_buf,4 , false);
    if(err == FSP_SUCCESS)
    {
        //printf("0x%X,0x%X,0x%X,0x%X\r\n", r_buf[0], r_buf[1], r_buf[2], r_buf[3]);
        //printf("state:%x\n", r_buf[0] & RM_HS300X_MASK_STATUS_0XC0);
        if ((r_buf[0] & RM_HS300X_MASK_STATUS_0XC0) != RM_HS300X_DATA_STATUS_VALID)
        {
            printf("The conversion time is short\r\n");
        }

        humi = (uint16_t)((r_buf[0] & RM_HS300X_MASK_HUMIDITY_UPPER_0X3F) << 8 | r_buf[1]);
        temp = (uint16_t)(r_buf[2] << 8 | (r_buf[3] & RM_HS300X_MASK_TEMPERATURE_LOWER_0XFC)) >> 2;

        HS3003_Data->humi  = ((float)humi * RM_HS300X_CALC_HUMD_VALUE_100) / RM_HS300X_CALC_STATIC_VALUE;

        HS3003_Data->temp = (((float)temp * RM_HS300X_CALC_TEMP_C_VALUE_165) / RM_HS300X_CALC_STATIC_VALUE) - RM_HS300X_CALC_TEMP_C_VALUE_40;

        R_BSP_SoftwareDelay(100, BSP_DELAY_UNITS_MILLISECONDS);
    }
    return err;
}

最后看下hal_entry()函数。

void hal_entry(void)
{
    ST_HS3003_Data HS3003_Data;
    fsp_err_t err;

    SysTick_Init();

    R_SCI_UART_Open (g_uart9.p_ctrl, g_uart9.p_cfg);

    /* Initialize the HS3003 */
    BSP_HS3003_Init();
        
    /* TODO: add your own code here */
    while(1)
    {
        Delay_ms(500);
        R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, GPIO_LED1, BSP_IO_LEVEL_HIGH);
        Delay_ms(500);
        R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, GPIO_LED1, BSP_IO_LEVEL_LOW);
        err = BSP_HS3003_Get_data(&HS3003_Data);
        if(err == FSP_SUCCESS)
        {
            printf("Humidity: %.2f%%\r\n",HS3003_Data.humi);
            printf("Temperature: %.2f°C\r\n", HS3003_Data.temp);
        }
        else
        {
            printf("Read hs3003 data error\r\n");
        }
    }
#if BSP_TZ_SECURE_BUILD
    /* Enter non-secure code */
    R_BSP_NonSecureEnter();
#endif
}

2.5 实现现象

接上设备，串口打印信息如下：

Figure 2‑5 实验现象