從感應器讀取環境情況

發行項
05/10/2023

IoT 裝置最常見的其中一個案例是偵測環境狀況。有各種感應器可用來監視溫度、濕度、對稱壓力等等。

在本主題中，您將使用 .NET 從感應器讀取環境條件。

必要條件

ARM 型 (ARMv7 或更新版本) 單一面板電腦 (SBC)
BME280 濕度/對稱壓力/溫度感應器中斷
跳線
試驗電路板 (選擇性)
Raspberry Pi GPIO 擴充板 (選擇性)
.NET SDK 7 或更新版本

注意

本教學課程是以 Raspberry Pi 為目標裝置所撰寫。不過，本教學課程可用於支援 .NET 的任何 Linux 型 SBC，例如 Orange Pi、ODROID 等等。

重要

有許多 BME280 分線製造商。大部分的設計都類似，製造商的不同應不會對功能造成任何差異。本教學課程會嘗試考慮變化。請確定 BME280 分線包含積體電路匯流排 (I²C) 介面。

BME280 中斷點等元件通常會以未舊的針腳標頭來銷售。如果您感到不適，請尋找具有預先輸入標頭或不同連接器的 BME280 分頁板。如果您想要，請考慮瞭解如何學習！以下是不錯的初學者指南。

準備 SBC

請確定您的 SBC 已設定為支援下列服務：

對於許多裝置，不需要額外的設定。針對 Raspberry Pi，請使用 raspi-config 命令。如需 raspi-config 的詳細資訊，請參閱 Raspberry Pi 文件。

準備硬體

使用硬體元件來建置線路，如下圖所示：

以下是從 Raspberry Pi 到 BME280 中斷的連線。請注意，針腳標籤在各種 BME280 中斷點上有所不同。

Raspberry Pi	BME280 中斷	Color
3.3V	VIN/3V3	紅色
接地線	GND	黑色
SDA (GPIO 2)	SDI/SDA	藍色
SCL (GPIO 3)	SCK/SCL	橙色

視需要參閱下列封裝接腳圖：

圖片由 Raspberry Pi 基金會提供。

提示

建議將 GPIO 分線板與試驗電路板搭配使用，以簡化 GPIO 接頭的連接過程。

建立應用程式

在慣用的開發環境中完成下列步驟：

使用 .NET CLI 或 Visual Studio建立新的 .NET 主控台應用程式。將它命名為 SensorTutorial。
```
dotnet new console -o SensorTutorial
cd SensorTutorial
```
將 Iot.Device.Bindings 套件新增至專案。從專案目錄或Visual Studio使用.NET CLI。
```
dotnet add package Iot.Device.Bindings --version 2.2.0-*
```
以下列程式碼取代 Program.cs 的內容：
```
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);
}
```
在上述程式碼中：
- i2cSettings 會設定為 I2cConnectionSettings 的新執行個體。建構函式會將 busId 參數設定為 1，並將 deviceAddress 參數設定為 Bme280.DefaultI2cAddress 。
  
  重要
  
  某些 BME280 中斷點製造商會使用次要位址值。針對這些裝置，請使用 Bme280.SecondaryI2cAddress 。
- using 宣告會藉由呼叫 I2cDevice.Create 並傳入 i2cSettings 來建立 I2cDevice 的執行個體。這 I2cDevice 代表 I²C 匯流排。 using 宣告可確保已處置物件，且正確釋放硬體資源。
- 另一個 using 宣告會建立的實例 Bme280 來表示感應器。會在 I2cDevice 建構函式中傳遞。
- 透過呼叫 GetMeasurementDuration 來擷取晶片目前 (預設) 設定來測量晶片所需的時間。
- while 迴圈會無限期執行。每個反覆項目：
  1. 清除主控台。
  2. 將電源模式設定為 Bmx280PowerMode.Forced 。這會強制晶片執行一個測量、儲存結果，然後睡眠。
  3. 讀取溫度、壓力、濕度和高度的值。
    
    注意
    
    高度是由裝置系結計算。這個多 TryReadAltitude 載會使用平均海平面壓力來產生估計值。
  4. 將目前的環境條件寫入主控台。
  5. 睡眠 1000 毫秒。
建置應用程式。如果使用 .NET CLI，請執行 dotnet build 。若要在 Visual Studio 中建置，請按 Ctrl+Shift+B。
將應用程式部署至 SBC 做為獨立應用程式。如需指示，請參閱將 .NET 應用程式部署至 Raspberry Pi。請務必使用 chmod +x 提供可執行檔「執行」權限。
切換至部署目錄並執行可執行檔，在 Raspberry Pi 上執行應用程式。
```
./SensorTutorial
```
觀察主控台中的感應器輸出。
按 Ctrl+C終止程式。

恭喜！您已使用 I²C 從溫度/濕度/對稱壓力感應器讀取值！

取得原始程式碼

本教學課程中的來源位於 GitHub。

下一步

瞭解如何在 LED 上顯示文字