一、分析AHT10 技术手册

（一）温湿度传感器信息（不太重要）

1.简介

2.应用范围

3.传感器性能

（二）温湿度传感器信息（重要）

1.接口

2.串行时钟线SCL

3.串行数据线SDA

4.I2C时序

5.AHT10指令

6.状态位说明

7.读取温湿度流程

（1）触发测量数据

（2）读取温湿度

8.采集数据处理

二、思路

（类似于I2C读写EEPROM，所以整个框架图很相似）

（先上电等待40ms，然后进入空闲状态，接着进行读操作，根据都回来的状态字节的bit[3]来判断是否需要初始化。如果bit[3]=0则需要进行初始化（发送写控制字节，0xE1命令，初始化参数0x08，0x00）如果是bit[3]=1则不需要初始化，可以直接开始触发测量（发送控制字节，0xAC命令，触发参数0x33,0x00），测量完成之后等待80ms（本来是应该再进行读操作，判断状态字节的bit[7]查看是否已经测量完成设备处于空闲状态。不过感觉挺麻烦，延迟80ms应该够了，所以没进行这次读状态操作），之后进行读温湿度操作（发送读控制字节））

（一）温湿度采集系统框架图

模块说明：

1.顶层模块–aht10

aht10(
    input      clk    ,
    input      rst_n  ,
 
    output     i2c_scl,
    inout      i2c_sda,           
    output     tx 
);

2.控制模块–controller

controller(
  input clk    ,
  input rst_n  ,

  input busy   ,
  
  output i2c_scl   ,
  inout  i2c_sda   ,
  output [7:0] data_tx,
  output       data_tx_vld
);

​ 控制aht10_rw和i2c_interface数据传输，接收uart_tx模块的busy信号，输出data_tx和data_tx_vld给uart_tx模块，传输i2c时钟和数据。

3.AHT10读写模块–aht10_rw

aht10_rw(
input            clk      ,
input            rst_n    ,
    
input            busy     ,
    
output           req      ,
output [3:0]     cmd      ,
output [7:0]     wr_data  ,

input  [7:0]     rd_data  ,
output reg [7:0] dout     ,
output reg       dout_vld ,
input            done     ,
input            slave_ack
);

​ 根据状态对i2c接口模块发送请求、命令（读、写、起始、停止）、发送数据。实现控制i2c接口模块对aht10传感器进行读写操作。处理接收数据并发送给uart_tx模块。

数据处理

（我直接在这个模块中处理了数据）

思路：

（1）按字节将数据存入[19:0]RH和[19:0]TP中，过滤掉状态字节，将后面的温湿度字节前2.5字节存入[19:0]RH，后2.5字节存入[19:0]TP。

//数据处理
//RH、TP
[email protected](posedge clk or negedge rst_n)begin
  if(!rst_n)begin
     RH <= 1'b0;
     TP <= 1'b0;
  end
  else if(state_c == READ_WAIT && cnt_byte == 2) begin
     RH[19:12] <= rd_data;
     TP <= 1'b0; 
  end
  else if(state_c == READ_WAIT && cnt_byte == 3) begin
     RH[11:4] <= rd_data; 
     TP <= 1'b0;
  end
  else if(state_c == READ_WAIT && cnt_byte == 4) begin
     RH[3:0] <= rd_data[7:4]; 
     TP[19:16] <= rd_data[3:0];
  end
  else if(state_c == READ_WAIT && cnt_byte == 5) begin
     RH <= RH;
     TP[15:8] <= rd_data;
  end
  else if(state_c == READ_WAIT && cnt_byte == 6) begin
    RH <= RH;
    TP[7:0] <= rd_data;
  end
end

（2）按公式处理数据

wire [39:0] RH_r;
wire [39:0] TP_r;

assign RH_r = (RH * 10000)>>20;
assign TP_r = ((TP * 20000)>>20) - 5000;

（3）将数据转换为ASCII码

wire [7:0] data_r [15:0];//寄存湿度、温度的个十百千位
assign data_r [0]  = 8'b01010010                    ;//R
assign data_r [1]  = 8'b01001000                    ;//H
assign data_r [2]  = 8'b00111010                    ;//:
assign data_r [3]  = RH_r /1000 + 8'b0011_0000;//湿度千位
assign data_r [4]  = RH_r /100 %10 + 8'b0011_0000;//湿度百位
assign data_r [5]  = 8'b00101110                    ;//.
assign data_r [6]  = RH_r /10 %10 + 8'b0011_0000;//湿度十位
assign data_r [7]  = RH_r %10 + 8'b0011_0000;//湿度个位
assign data_r [8]  = 8'b01010100                    ;//T
assign data_r [9]  = 8'b01010000                    ;//P
assign data_r [10] = 8'b00111010                    ;//:
assign data_r [11] = TP_r /1000 + 8'b0011_0000;//温度千位
assign data_r [12] = TP_r /100 %10 + 8'b0011_0000;//温度百位
assign data_r [13] = 8'b00101110                    ;//.
assign data_r [14] = TP_r /10 %10 + 8'b0011_0000;//温度十位
assign data_r [15] = TP_r %10 + 8'b0011_0000;//温度个位

4.I2C接口模块–i2c_interface

i2c_interface(
 input             clk       ,
 input             rst_n     , 
 //主机发送数据            
 input             req       ,//请求
 input      [3:0]  cmd       ,//i2c接口指令，控制状态
 input      [7:0]  din       ,//i2c接口需要发送的数据 
 //主机接收数据
 output     [7:0]  dout      ,//i2c接口接收的数据
 output            done      ,//完成一次读/写指令
 output            slave_ack ,//主机给从机的应答 
 //从机接收数据
 output            i2c_scl    ,//i2c时钟
 input             i2c_sda_i  , //i2c给主机发数据
 output            i2c_sda_o  ,//主机给从机发数据
 output            i2c_sda_oe      
);

​ 根据aht10_rw模块的请求、命令进行读写操作，满足i2c读写时序，产生i2c时钟，控制i2c时钟线和数据线进行数据传输。

（二）状态转移图

1.AHT10_RW模块状态转移图

（1）状态说明：

WAIT:上电等待40ms

IDLE:空闲状态

STATU、STATU_WAIT:读状态字节状态及其等待状态

INIT、INIT_WAIT:初始化状态及其等待状态

START、START_WAIT:触发状态及其等待状态

READ、READ_WAIT:读温湿度数据状态及其等待状态

DONE:结束状态

（2）各个状态字节数：

读状态 读控制字节（8’b0111_0001） 读状态字节 共两字节

初始化 写控制字节（8’b0111_0000） 写命令（8’b11100001） 写两个参数（8’b00001000、8’b00000000） 共四字节

触发测量 写控制字节（8’b0111_0000） 写命令（8’b10101100） 写两个参数（8’b00110011、8’b00000000） 共四字节

读数据 读控制字节（8’b0111_0001） 读六字节 共七字节

（3）状态转移条件：

2.I2C_interface模块状态转移图

状态跳转条件：

三、实验结果

（一）实验效果

（二）仿真

1、状态跳转仿真

(1)读状态、初始化状态

（2）读状态、触发测量状态

（3）读温湿度状态

2、数据处理仿真

3.RTL视图