从传感器读取环境条件

项目
06/05/2023

IoT 设备其中最常见的一种场景是检测环境条件。有多种传感器可用于监视温度、湿度、气压等。

在本主题中，你将使用 .NET 从传感器读取环境条件。

先决条件

基于 ARM 的（ARMv7 或更高版本）单板计算机 (SBC)
BME280 湿度/气压/温度传感器分线板
跳线
线路板（可选）
Raspberry Pi GPIO 分线板（可选）
.NET SDK 7 或更高版本

注意

本教程编写时假设目标设备是 Raspberry Pi。但是，本教程可用于支持 .NET 的任何基于 Linux 的 SBC，例如 Orange Pi、ODROID 等。

重要

BME280 分线板的制造商有很多。大多数设计都类似，并且制造商不应对功能进行任何更改。本教程尝试考虑差异。确保你的 BME280 分线板包括一个内置集成电路 (I²C) 接口。

BME280 分线板等组件通常与未焊接的排针一起出售。如果你不喜欢焊接，请查找带有预焊接排针或不同连接器的 BME280 分线板。如果需要，可以考虑学习如何焊接！提供了一个非常适合初学者的焊接指南。

准备 SBC

确保 SBC 配置为支持以下服务：

对于许多设备，无需其他配置。对于 Raspberry Pi，请使用 raspi-config 命令。有关 raspi-config 的详细信息，请参阅 Raspberry Pi 文档。

准备硬件

使用硬件组件构建电路，如下图所示：

以下是从 Raspberry Pi 到 BME280 分线板的连接。请注意，固定标签在各种 BME280 分线板上有所不同。

Raspberry Pi	BME280 分线板	Color
3.3V	VIN/3V3	红色
接地	GND	black
SDA (GPIO 2)	SDI/SDA	blue
SCL (GPIO 3)	SCK/SCL	orange

根据需要，请参阅以下引脚分配关系图：

图片由 Raspberry Pi 基金会提供。

提示

建议将 GPIO 分组讨论板与试验板结合使用，以便简化与 GPIO 标头的连接。

创建应用

在首选开发环境中完成以下步骤：

使用 .NET CLI 或 Visual Studio 创建新 .Net 控制台应用。将其命名为 SensorTutorial。
```
dotnet new console -o SensorTutorial
cd SensorTutorial
```
将 Iot.Device.Bindings 包添加到项目。使用项目目录或 Visual Studio 中的任一 .NET CLI。
```
dotnet add package Iot.Device.Bindings --version 2.2.0-*
```
将 Program.cs 的内容替换为以下代码：
```
using System;
using System.Device.I2c;
using System.Threading;
using Iot.Device.Bmxx80;
using Iot.Device.Bmxx80.PowerMode;

var i2cSettings = new I2cConnectionSettings(1, Bme280.DefaultI2cAddress);
using I2cDevice i2cDevice = I2cDevice.Create(i2cSettings);
using var bme280 = new Bme280(i2cDevice);

int measurementTime = bme280.GetMeasurementDuration();

while (true)
{
    Console.Clear();

    bme280.SetPowerMode(Bmx280PowerMode.Forced);
    Thread.Sleep(measurementTime);

    bme280.TryReadTemperature(out var tempValue);
    bme280.TryReadPressure(out var preValue);
    bme280.TryReadHumidity(out var humValue);
    bme280.TryReadAltitude(out var altValue);

    Console.WriteLine($"Temperature: {tempValue.DegreesCelsius:0.#}\u00B0C");
    Console.WriteLine($"Pressure: {preValue.Hectopascals:#.##} hPa");
    Console.WriteLine($"Relative humidity: {humValue.Percent:#.##}%");
    Console.WriteLine($"Estimated altitude: {altValue.Meters:#} m");

    Thread.Sleep(1000);
}
```
在上述代码中：
- i2cSettings 设置为 I2cConnectionSettings 的新实例。构造函数将 busId 参数设置为 1，将 deviceAddress 参数设置为 Bme280.DefaultI2cAddress。
  
  重要
  
  一些 BME280 分线板制造商使用辅助地址值。对于这些设备，请使用 Bme280.SecondaryI2cAddress。
- 一个 using 声明通过调用 I2cDevice.Create 并传入 i2cSettings 来创建 I2cDevice 的实例。这个 I2cDevice 表示 I²C 总线。 using 声明可确保对象已处置，硬件资源已正确释放。
- 另一个 using 声明创建 Bme280 的实例以表示传感器。 I2cDevice 在构造函数中传递。
- 通过调用 GetMeasurementDuration 检索芯片使用其当前（默认）设置进行度量所需的时间。
- while 循环无限期运行。每次迭代：
  1. 清除控制台。
  2. 将电源模式设置为 Bmx280PowerMode.Forced。这会强制芯片执行一次度量，存储结果，然后进入睡眠状态。
  3. 读取温度、压力、湿度和海拔高度的值。
    
    注意
    
    海拔高度由设备绑定进行计算。 TryReadAltitude 的重载使用平均海平面级压力来生成估算值。
  4. 将当前环境条件写入控制台。
  5. 休眠 1000 毫秒。
构建应用程序。如果使用的是 .NET CLI，请运行 dotnet build。若要在 Visual Studio 中进行生成，请按 Ctrl+Shift+B。
将该应用作为独立应用部署到 SBC。有关说明，请参阅将 .NET 应用部署到 Raspberry Pi。请确保使用 chmod +x 指定可执行的 execute 权限。
通过切换到部署目录并运行可执行文件，在 Raspberry Pi 上运行该应用。
```
./SensorTutorial
```
在控制台中查看传感器输出。
按 Ctrl+C 终止程序。

恭喜！你已使用 I²C 从温度/湿度/气压传感器读取值！

获取源代码

GitHub 上提供此教程的源。

后续步骤

了解如何在 LCD 上显示文本