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使用 MCP 扩展 Grove

概述​

本文档描述了如何在基于 ESP32-S3 的 SenseCAP Watcher 开发板上通过 Grove 接口使用 DHT20 温湿度传感器。

Grove 接口定义 (J5)​

根据硬件原理图，Grove 接口使用以下引脚：

Grove 引脚功能ESP32-S3 连接
引脚 1VCCGROVE_3.3V (3.3V 电源)
引脚 2SDAGPIO47 (I2C0_SDA)
引脚 3SCLGPIO48 (I2C0_SCL)
引脚 4GNDGND

DHT20 传感器​

  • I2C 地址：0x38（固定，无法更改）
  • 供电电压：2.0V - 5.5V（使用 3.3V）
  • 通信协议：I2C（最高 400kHz）
  • 测量范围：
    • 温度：-40°C 至 +80°C（精度：±0.5°C）
    • 湿度：0% 至 100% RH（精度：±3% RH）

文件结构​

原始代码：​

新文件：​

  • dht20.h

  • dht20.cc

  • 您应该将上述两个文件放置在以下位置：

    • 文件位置 
      main/boards/sensecap-watcher/
      ├── dht20.h              # DHT20 driver header
      └── dht20.cc             # DHT20 driver implementation

修改的文件​

  • sensecap_watcher.cc

  • 您应该在以下位置替换上述文件：

    • 文件位置 
      main/boards/sensecap-watcher/
      └── sensecap_watcher.cc  # Integrates DHT20 sensor and MCP tool
注意

上述示例代码仅供参考。您应该根据您的具体传感器型号、开发环境和固件版本进行修改，以确保正确集成和成功编译。

核心功能（DHT20 传感器）​

1. 传感器初始化​

DHT20 驱动程序实现了完整的初始化过程：

  • 步骤 1. 重置传感器：发送 0xBA 重置命令
  • 步骤 2. 系统配置：向寄存器 0xE1 写入 [0x08, 0x00]
  • 步骤 3. 校准检查：检查状态寄存器位[3]以确保传感器已校准
  • 步骤 4. 重试机制：如果校准失败，最多重试 5 次
esp_err_t ret = dht20_sensor_->Initialize();
if (ret == ESP_OK) {
    ESP_LOGI(TAG, "DHT20 initialized successfully");
}

2. 温湿度读取​

读取过程：

  • 步骤 1. 触发测量：发送命令 [0xAC, 0x33, 0x00]
  • 步骤 2. 等待测量：延迟 80ms
  • 步骤 3. 读取 8 字节：[状态, 湿度高位, 中位, 低位 | 温度高位, 中位, 低位, CRC]
  • 步骤 4. 数据解析：
    • 湿度 = (20 位原始值) × 100 / 2^20
    • 温度 = (20 位原始值) × 200 / 2^20 - 50
float temperature, humidity;
esp_err_t ret = dht20_sensor_->ReadTempAndHumidity(temperature, humidity);
if (ret == ESP_OK) {
    printf("Temperature: %.2f°C, Humidity: %.2f%%\n", temperature, humidity);
}

核心功能（内部 MCP 工具接口）​

1. 功能描述​

  • 工具名称：self.grove.get_temperature_humidity
  • 工具应用：从 Grove 连接的 DHT20 传感器读取当前温湿度

2. 调用示例​

AI 可以如下调用：

result = call_tool("self.grove.get_temperature_humidity", {})

3. 返回格式​

  • 成功：

    {
        "temperature": 25.32,
        "humidity": 65.47,
        "status": "ok"
    }

  • 失败：

    {
        "error": "DHT20 sensor not initialized"
    }

    或

    {
        "error": "Failed to read DHT20: ESP_ERR_TIMEOUT"
    }

4. I2C 通信协议​

功能命令/寄存器数据
重置传感器0xBA-
配置寄存器0xE1[0x08, 0x00]
触发测量-[0xAC, 0x33, 0x00]
读取状态-1 字节
读取数据-7 字节

5. 状态字节定义​

位功能值
bit[7]测量状态1=测量中, 0=空闲
bit[6:4]保留-
bit[3]校准状态1=已校准, 0=未校准
bit[2:0]保留-

6. 数据解析算法​

// Humidity data (20 bits)
uint32_t humidity_raw = (data[1] << 12) | (data[2] << 4) | (data[3] >> 4);
float humidity = humidity_raw * 100.0f / 1048576.0f;

// Temperature data (20 bits)
uint32_t temperature_raw = ((data[3] & 0x0F) << 16) | (data[4] << 8) | data[5];
float temperature = temperature_raw * 200.0f / 1048576.0f - 50.0f;

故障排除​

常见问题​

  1. 传感器初始化失败
  • 可能原因：
    • Grove 接口供电不正确
    • I2C 连接问题
    • 传感器未连接或损坏
  • 解决方案 
    uint32_t grove_power = esp_io_expander_get_level(io_exp_handle, BSP_PWR_GROVE);
    ESP_LOGI(TAG, "Grove power status: %d", grove_power);
  1. 读取超时
  • 可能原因：
    • 传感器忙碌
    • I2C 总线冲突
  • 解决方案
    • 确保读取间隔 ≥1s
    • 检查 I2C 上的其他设备
  1. 无效数据
  • 可能原因：
    • 传感器未校准
    • CRC 检查失败（当前版本未实现）
  • 解决方案：
    • 重新初始化传感器
    • 考虑实现 CRC 检查（data[6]）

参考资料​

维护​

代码位于 main/boards/sensecap-watcher/，不影响其他开发板。

技术支持​

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