CCS811 sensor driver for RT-Thread
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。
- 支持静态和动态分配内存。
- 支持 sensor 设备驱动框架。
- 线程安全。
| 传感器 | TVOC | eCO2 |
|---|---|---|
| 通信接口 | ||
| I2C | √ | √ |
| 工作模式 | ||
| 轮询 | √ | √ |
| 中断 | ||
| FIFO |
| 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）。
ccs811 软件包遵循 Apache license v2.0 许可，详见 LICENSE 文件。
- 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
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。
| 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。
- 选择 I2C 地址（
PKG_USING_CCS811_I2C_ADDRESS） - 是否使用示例程序（
PKG_USING_CCS811_SAMPLE）
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 |
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 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。
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 |
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 |
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。
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;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;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 |
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。
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 |
#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);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- 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。
见 docs 目录。