rtt-ccs811

CCS811 sensor driver for RT-Thread

1、介绍

ccs811 软件包是 CCS811 气体传感器的驱动软件包。CCS811 是一款低功耗数字气体传感器，用于检测室内低水平的挥发性有机化合物和二氧化碳浓度，内部集成微控制器单元 (MCU) 和模数转换器（ADC），并提供通过标准 I2C 数字接口获取 CO2 或 TVOC 数据。

CCS811 模块支持 I2C 接口，IIC 地址可配置为 0x5A 或 0X5B。

1.1 特性

支持静态和动态分配内存。
支持 sensor 设备驱动框架。
线程安全。

1.2 工作模式

传感器	TVOC	eCO2
通信接口
I2C	√	√
工作模式
轮询	√	√
中断
FIFO

1.3 目录结构

名称	说明
docs	文档目录
examples	例子目录（提供两种操作示例）
inc	头文件目录
src	源代码目录（提供两种驱动接口）

驱动源代码提供两种接口，分别是自定义接口，以及 RT-Thread 设备驱动接口（open/read/control/close）。

1.4 许可证

ccs811 软件包遵循 Apache license v2.0 许可，详见 LICENSE 文件。

1.5 依赖

RT-Thread 4.0+
使用动态创建方式需要开启动态内存管理模块
使用 sensor 设备接口需要开启 sensor 设备驱动框架模块

2、获取 ccs811 软件包

使用 ccs811 package 需要在 RT-Thread 的包管理器中选择它，具体路径如下：

RT-Thread online packages --->
    peripheral libraries and drivers --->
        [*] sensors drivers  --->
            [*] CCS811: Digital Gas Sensor for Monitoring Indoor Air Quality..

然后让 RT-Thread 的包管理器自动更新，或者使用 pkgs --update 命令更新包到 BSP 中。

3、使用 ccs811 软件包

3.1 版本说明

版本	说明
latest	基本功能测试通过

目前处于公测阶段，建议开发者使用 latest 版本。

3.2 配置选项

选择 I2C 地址（PKG_USING_CCS811_I2C_ADDRESS）
是否使用示例程序（PKG_USING_CCS811_SAMPLE）

4、API 说明

4.1 自定义接口

创建和删除对象

要操作传感器模块，首先需要创建一个传感器对象。

ccs811_device_t ccs811_create(const char *i2c_bus_name);

调用这个函数时，会从动态堆内存中分配一个 ccs811_device_t 句柄，并按给定参数初始化。

参数	描述
i2c_bus_name	设备挂载的 IIC 总线名称
返回	——
ccs811_device_t	创建成功，返回传感器对象句柄
RT_NULL	创建失败

对于使用 ccs811_create() 创建出来的对象，当不需要使用，或者运行出错时，请使用下面的函数接口将其删除，避免内存泄漏。

void ccs811_delete(ccs811_device_t dev);

参数	描述
ccs811_device_t	要删除的传感器对象句柄
返回	——
无

初始化对象

如果需要使用静态内存分配，则可调用 ccs811_init() 函数。

rt_err_t ccs811_init(struct ccs811_device *dev, const char *i2c_bus_name);

使用该函数前需要先创建 ccs811_device 结构体。

参数	描述
dev	传感器对象结构体
i2c_bus_name	设备挂载的 IIC 总线名称
返回	——
RT_EOK	初始化成功
-RT_ERROR	初始化失败

测量数据

测量 TVOC 和 eCO2 浓度值，并将数据保存在传感器对象中。

rt_bool_t ccs811_measure(ccs811_device_t dev);

参数	描述
dev	传感器对象句柄
返回	——
RT_TRUE	读取成功
RT_FALSE	读取失败

由于 CCS811 传感器支持多种模式和测量周期，为成功获取数据，建议在调用 ccs811_measure() 前使用 ccs811_check_ready() 函数检查传感器是否准备好了。

读取 baseline

rt_uint16_t ccs811_get_baseline(ccs811_device_t dev);

参数	描述
dev	传感器对象句柄
返回	——
16位的基线值	读取成功
0	读取失败

设置 baseline

rt_bool_t ccs811_set_baseline(ccs811_device_t dev, rt_uint16_t baseline);

参数	描述
dev	传感器对象句柄
baseline	16位的 baseline 设置值
返回	——
RT_TRUE	设置成功
RT_FALSE	设置失败

设置环境数据

rt_bool_t ccs811_set_envdata(ccs811_device_t dev, float temperature, float humidity);

参数	描述
dev	传感器对象句柄
temperature	当前环境的温度值
humidity	当前环境的湿度值
返回	——
RT_TRUE	设置成功
RT_FALSE	设置失败

在测量过程中定期设置环境温度和湿度值，有利于获取更准确的数据。

设置测量周期

rt_bool_t  ccs811_set_measure_cycle(ccs811_device_t dev, ccs811_cycle_t cycle);

参数	描述
dev	传感器对象句柄
cycle	测量周期
返回	——
RT_TRUE	设置成功
RT_FALSE	设置失败

测量周期包括 250ms、1s、10s 和 60s，具体可配置项如下：

typedef enum
{
    CCS811_CLOSED,
    CCS811_CYCLE_1S,
    CCS811_CYCLE_10S,
    CCS811_CYCLE_60S,
    CCS811_CYCLE_250MS

} ccs811_cycle_t;

设置工作模式

rt_bool_t ccs811_set_measure_mode(ccs811_device_t dev, 
                                  rt_uint8_t thresh, 
                                  rt_uint8_t interrupt, 
                                  ccs811_mode_t mode);

参数	描述
dev	传感器对象句柄
thresh	0：不检测阈值，1：检测阈值
interrupt	0：不使能中断，1：使能中断
mode	工作模式（就是设置测量周期）
返回	——
RT_TRUE	设置成功
RT_FALSE	设置失败

工作模式可选项如下：

typedef enum
{
    CCS811_MODE_0,
    CCS811_MODE_1,
    CCS811_MODE_2,
    CCS811_MODE_3,
    CCS811_MODE_4

} ccs811_mode_t;

读取工作模式

rt_uint8_t ccs811_get_measure_mode(ccs811_device_t dev);

参数	描述
dev	传感器对象句柄
返回	——
MEAS_MODE 寄存器值	读取成功
0xFF	读取失败

设置报警阈值

rt_bool_t ccs811_set_thresholds(ccs811_device_t dev, 
                                rt_uint16_t low_to_med, 
                                rt_uint16_t med_to_high);

参数	描述
dev	传感器对象句柄
low_to_med	低范围到中范围的阈值，默认为 1500ppm
med_to_high	中范围到高范围的阈值，默认为 2500ppm
返回	——
RT_TRUE	设置成功
RT_FALSE	设置失败

注意：阈值设置只针对 CO2 气体浓度。

4.2 Sensor 接口

ccs811 软件包已对接 sensor 驱动框架，操作传感器模块之前，只需调用下面接口注册传感器设备即可。

rt_err_t rt_hw_ccs811_init(const char *name, struct rt_sensor_config *cfg);

参数	描述
name	传感器设备名称
cfg	sensor 配置信息
返回	——
RT_EOK	创建成功
-RT_ERROR	创建失败

初始化示例

#include <rtthread.h>
#include <rtdevice.h>
#include <board.h>
#include "ccs811.h"

#define CCS811_I2C_BUS_NAME       "i2c1"

static int rt_hw_ccs811_port(void)
{
    struct rt_sensor_config cfg;
    
    cfg.intf.type = RT_SENSOR_INTF_I2C;
    cfg.intf.dev_name = CCS811_I2C_BUS_NAME;
    rt_hw_ccs811_init("cs8", &cfg);
    
    return RT_EOK;
}
INIT_COMPONENT_EXPORT(rt_hw_ccs811_port);

传感器测试

将上述 sensor 初始化示例代码加入工程，编译下载后即可进行测试。（注意：需要先配置好 i2c1 总线，并添加 sensor 组件）

检查传感器是否初始化成功

msh >list_device
device           type         ref count
-------- -------------------- ----------
tvoc_cs8 Sensor Device        0
eco2_cs8 Sensor Device        0

查看 CCS811 信息

msh >sensor probe tvoc_cs8
[4774993] I/sensor.cmd: device id: 0x81!

msh >sensor info
vendor    :AMS
model     :ccs811
unit      :ppb
range_max :32768
range_min :0
period_min:250ms
fifo_max  :1

读取 TVOC 数据

msh >sensor read
[4794468] I/sensor.cmd: num:  0, tvoc:  184 ppb, timestamp:4794468
[4794586] I/sensor.cmd: num:  1, tvoc:  184 ppb, timestamp:4794586
[4794704] I/sensor.cmd: num:  2, tvoc:  184 ppb, timestamp:4794704
[4794822] I/sensor.cmd: num:  3, tvoc:  184 ppb, timestamp:4794822
[4794940] I/sensor.cmd: num:  4, tvoc:  184 ppb, timestamp:4794940

读取 CO2 数据

msh >sensor read
[4957632] I/sensor.cmd: num:  0, eco2:  871 ppm, timestamp:4957632
[4957850] I/sensor.cmd: num:  1, eco2:  865 ppm, timestamp:4957850
[4957968] I/sensor.cmd: num:  2, eco2:  865 ppm, timestamp:4957968
[4958086] I/sensor.cmd: num:  3, eco2:  871 ppm, timestamp:4958086
[4958303] I/sensor.cmd: num:  4, eco2:  871 ppm, timestamp:4958303

5、注意事项

为传感器对象提供静态创建和动态创建两种方式，如果使用动态创建，请记得在使用完毕释放对应的内存空间。
由于 CCS811 模块包含一个 TVOC 传感器和一个 eCO2 传感器，因此在 sensor 框架中会注册两个设备，内部提供1位 FIFO 缓存进行同步，缓存空间在调用 rt_device_open 函数时创建，因此 read 之前务必确保两个设备都开启成功。
由于使用 I2C 接口进行操作，因此注册时需指定具体的 I2C 总线名称，对应的句柄存放在 user_data 中。
CCS811 传感器需要预热，预热时间小于15秒，此前的数据一直是 TVOC 为 0，eCO2 为 400。
数据手册建议在第一次使用传感器时，先运行48小时。
CCS811 传感器会自动校准基线，但是这个过程非常缓慢。数据手册对基线校准的建议：在运行传感器的第一周，建议每24小时保存一个新的基线，运行1周后，可以每1-28天保存一次。
如需使用中断功能，请将传感器的 INT 引脚连接到主控板相应的中断引脚。

6、相关文档

见 docs 目录。

7、联系方式

维护：[email protected]
主页：https://github.com/luhuadong/rtt-ccs811

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1、介绍

1.1 特性

1.2 工作模式

1.3 目录结构

1.4 许可证

1.5 依赖

2、获取 ccs811 软件包

3、使用 ccs811 软件包

3.1 版本说明

3.2 配置选项

4、API 说明

4.1 自定义接口

创建和删除对象

初始化对象

测量数据

读取 baseline

设置 baseline

设置环境数据

设置测量周期

设置工作模式

读取工作模式

设置报警阈值

4.2 Sensor 接口

初始化示例

传感器测试

5、注意事项

6、相关文档

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创建和删除对象

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设置工作模式

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