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从传感器读取环境条件

IoT 设备的最常见方案之一是检测环境条件。 各种传感器可用于监视温度、湿度、对称压力等。

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 的单板计算机（ARMv7 或更高版本）（SBC）
  • BME280 湿度/气压/温度传感器模块
  • 跳线
  • 面包板 （可选）
  • 树莓派 GPIO 扩展板（可选）
  • .NET SDK 10 或更高版本

注释

本教程编写为假设目标设备为 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 BME280 扩展板包括集成电路（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，请考虑学习如何焊接！ 这是一个很好的焊接初学者指南。

准备 SBC

确保 SBC 配置为支持以下服务：

  • SSH
  • I2C

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

准备硬件

使用硬件组件生成线路，如下图所示：

Fritzing 示意图显示从 Raspberry Pi 到 BME280 开发板的连接

以下是从 Raspberry Pi 到 BME280 扩展板的连接。 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 颜色
3.3V VIN/3V3 红色
地面 GND 黑色
SDA （GPIO 2） SDI/SDA blue
SCL （GPIO 3） SCK/SCL 橙

根据需要，请参阅以下引脚分配关系图：

Raspberry Pi GPIO 接头引脚排列图。图片由 Raspberry Pi 基金会提供。
图片由 Raspberry Pi Foundation 提供。

小窍门

建议将 GPIO 扩展板与面包板结合使用，以简化与 GPIO 标头的连接。

创建应用

在首选开发环境中完成以下步骤：

  1. 使用 .NET CLI 或 Visual Studio 创建新的.NET控制台应用。 将其命名 为 SensorTutorial。

    dotnet new console -o SensorTutorial
cd SensorTutorial

  2. 将 Iot.Device.Bindings 包添加到项目。 使用项目目录中的 .NET CLI 或 Visual Studio。

    dotnet package add Iot.Device.Bindings --version 4.1.0

  3. 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);
}

    在前面的代码中：

    • i2cSettings 被设置为一个 I2cConnectionSettings 的新实例。 构造函数将 busId 参数设置为 1，并将 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。

    • using 声明通过调用I2cDevice.Create并传入i2cSettings来创建I2cDevice的实例。 这 I2cDevice 表示 I2C 总线。 声明 using 可确保对象被妥善处理并释放硬件资源。

    • 另一 using 个声明创建表示传感器的 Bme280 实例。 该 I2cDevice 函数在构造函数中传递。

    • 通过调用GetMeasurementDuration来检索在芯片当前（默认）设置下执行测量所需的时间。

    • 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。 这迫使芯片执行一个测量，存储结果，然后睡眠。

      3. 读取温度、压力、湿度和高度的值。

        注释

        高度是通过设备绑定来计算的。 这种超载 TryReadAltitude 使用平均海平面压力来生成估计值。

      4. 将当前环境条件写入控制台。

      5. 休眠 1000 毫秒。

  4. 构建应用程序。 如果使用 .NET CLI，请运行 dotnet build。 若要在 Visual Studio 中生成，请按 Ctrl+Shift+B。

  5. 将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 .. 授予可执行文件chmod +x权限。

  6. 切换到部署目录并运行可执行文件，在 Raspberry Pi 上运行应用。

    ./SensorTutorial

    观察控制台中的传感器输出。

  7. 按 Ctrl+C 终止程序。

祝贺！ 你已使用 I2C 从温度/湿度/气压传感器读取值！

获取源代码

本教程的源码可以在 GitHub 上找到。

后续步骤

了解如何在 LCD 上显示文本

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