目的

作为传感器的学习笔记，主要依据ic的datasheet手册，同时有借鉴一下pang9998作者的资料后完成。

简单介绍

CCS811是一个AMS艾迈斯公司的空气质量检测传感器，能测量CO₂二氧化碳(400ppm to 8192ppm)和TVOC总挥发性有机物（0ppb to 1187ppb），接口是标准的I²C协议接口，电压支持1.8v-3.6v，电流在1.8v下睡眠情况下19uA。

由于MOX Sensor材料特性在使用过程中要注意的问题

需要由高速采样模式切换到低速采样模式的时候，不能直接切，需要先切到Mode0(idle),等10分钟以上才能切换，假如正在跑着Mode1(1Hz),先切换到Mode0 (空闲低功耗状态)，等10分钟后，再切Mode2( 0.1Hz );
由低速采样模式切换到高速模式，无需等待，例如Mode2（0.1Hz）切换到Mode1(1Hz)，无需等待时间；
新的sensor需要使用老化48小时，类似某些新的HIFI耳机“煲机”一样，“煲机”后能发挥更好的性能，“煲机”方式就是正常采样数据48小时；
如果是手动采集Baseline，为了贴合实际的Baseline的数据，需要适时更新手动采集的值，sensor使用的前500小时(20天左右)，每1到2天就要比对跟新Baseline数据，500小时（20天左右）后每5到7天比对跟新Baseline数据，以保证Baseline数据贴近真实数据。下图是手册上从开机到运行1小时多的Baseline数据情况，表明Baseline数据的稳定是需要一定时间的：

IC的初始化过程

有效

无效

BOOT恢复状态

APP应用状态

上电

软复位

检测FW固件状态

启动芯片

终止程序

检测芯片运行状态

设置工作模式

循环读数据

IC的读数据过程

有新数据

无数据

检测DATA_READY寄存器

读取CO2和TVOC的数据并组合输出

可配置参数

我设置的是ADDR接地，PC13控制wake脚，设置Mode3模式，1/60Hz采样，不使用硬件中断：

#define CCS811_I2C_ADDR 0x5B    //set pin addr pull down
//#define CCS811_I2C_ADDR 0x5A //set pin addr pull up
#define PIN_N_WAKE PC13
...
uint8_t work_mode = 3;  // default mode 3
uint8_t int_mode = 0;  // default off
uint8_t int_thresh_mode = 0;  // default off

完整程序代码

#include <Wire.h>#define CCS811_I2C_ADDR 0x5B    //set pin addr pull down
//#define CCS811_I2C_ADDR 0x5A //set pin addr pull up
#define PIN_N_WAKE PC13#define DEV_ON LOW
#define DEV_OFF HIGH/* Application Register */
#define CCS811_STATUS_REG 0x00
#define CCS811_MEAS_MODE_REG 0x01
#define CCS811_ALG_RESULT_DATA_REG 0x02
#define CCS811_APP_START_REG 0xF4
#define CCS811_SW_RESET_REG 0xFF/* Bootloader Register */
#define CCS811_HW_ID_REG 0x20
#define CCS811_HW_VER_REG 0x21
#define CCS811_FW_APP_VER_REG 0x23#define CCS811_HW_ID_VALUE 0x81
#define CCS811_APP_VAILED 0x10
#define DRIVE_MODE0 0x0 //idle
#define DRIVE_MODE1 0x1 //every second
#define DRIVE_MODE2 0x2 //every 10 secs
#define DRIVE_MODE3 0x3 //every 60 secs
#define DRIVE_MODE4 0x4 //every 250ms
#define DATA_READY_OK 1 //A new data sample is ready in ALG_RESULT_DATA, this bit is cleared when ALG_RESULT_DATA is read on the I2C interface
#define FW_MODE_APP 1<<7 //Firmware is in application mode. CCS811 is ready to take ADC measurements
#define INT_DATARDY_OK 1<<3
#define INT_THRESH_NO 1<<2uint8_t i2c_addr = CCS811_I2C_ADDR;uint8_t work_mode = 3;  // default mode 3
uint8_t int_mode = 0;  // default off
uint8_t int_thresh_mode = 0;  // default offvoid setup()
{uint8_t rbuf;uint8_t wbufs[4];uint8_t wbuf;//配置nwake脚对应的GPIO控制脚init_wake();// join I2C bus (I2Cdev library doesn't do this automatically)Wire.begin();Serial.begin(115200);delay(2000);//设置nwake脚准备操作I2Cset_wake(DEV_ON);delayMicroseconds(50);//reset chipwbufs[0] = 0x11;wbufs[1] = 0xE5;wbufs[2] = 0x72;wbufs[3] = 0x8A;i2c_multiple_write(CCS811_SW_RESET_REG, 4, wbufs);delay(50);//Get HW IDi2c_r_single(CCS811_HW_ID_REG, &rbuf);if (CCS811_HW_ID_VALUE != rbuf) {Serial.print("!!! Bad id:0x"); Serial.println(rbuf, HEX);}//检测固件FW的状态i2c_r_single(CCS811_STATUS_REG, &rbuf);rbuf &= CCS811_APP_VAILED;if (rbuf != CCS811_APP_VAILED) {Serial.print("No application firmware loaded.");Serial.println(" Pls. use \"ENS Dashboard for Windows\" fix firmware!!!");while (1); //用死循环间接终止程序//设置nwake脚结束操作I2Cset_wake(DEV_OFF);}//Start chipi2c_multiple_write(CCS811_APP_START_REG, 0, wbufs);delay(1);//检测固件FW的状态i2c_r_single(CCS811_STATUS_REG, &rbuf);rbuf &= FW_MODE_APP;if (rbuf != FW_MODE_APP) {Serial.print("Firmware mode bad .[0x"); Serial.print(rbuf, HEX);Serial.println("] Pls. use \"ENS Dashboard for Windows\" fix firmware!!!");while (1); //用死循环间接终止程序//设置nwake脚结束操作I2Cset_wake(DEV_OFF);}/*  ----------------Set Mode-------------------------------------- */wbuf = select_mode(work_mode);//set interruput statusif (int_mode == 1) {wbuf |= INT_DATARDY_OK << 3;}//set interrupt thresholds statusif (int_thresh_mode == 1) {wbuf |= INT_DATARDY_OK << 2;}i2c_w_single(CCS811_MEAS_MODE_REG, &wbuf);/*  ---------------- end -------------------------------------- *///设置nwake脚结束操作I2Cset_wake(DEV_OFF);
}void loop()
{uint8_t stau, err;uint8_t data[8] = {0};uint16_t eco2, tvoc;//设置nwake脚准备操作I2Cset_wake(DEV_ON);delayMicroseconds(50);//检测DATA_READY寄存器，判断是否有新的数据i2c_r_single(CCS811_STATUS_REG, &stau);stau &= INT_DATARDY_OK;if (stau == INT_DATARDY_OK) {i2c_multiple_read(CCS811_ALG_RESULT_DATA_REG, 8, data);eco2 = (uint16_t)((data[0] << 8) | data[1]);tvoc = (uint16_t)((data[2] << 8) | data[3]);err = data[5];Serial.print("CO2(ppm)= "); Serial.print(eco2);Serial.print(" TVOC(ppb)= "); Serial.println(tvoc);}//设置nwake脚结束操作I2Cset_wake(DEV_OFF);delay(60000);// sleep 60s
}//设置芯片运行模式
uint8_t select_mode(uint8_t mode)
{uint8_t wbuf = 0;switch (mode) {case 0://wbuf &= (~0x70);break;case 1:wbuf = DRIVE_MODE1 << 4;break;case 2:wbuf = DRIVE_MODE2 << 4;break;case 3:wbuf = DRIVE_MODE3 << 4;break;case 4:wbuf = DRIVE_MODE4 << 4;break;default:;}return wbuf;
}// ------------------ nWake GPIO set-----------------------------
void init_wake()
{pinMode(PIN_N_WAKE, OUTPUT);
}void set_wake(uint8_t mode)
{digitalWrite(PIN_N_WAKE, mode);
}
//-----------------------------------------------------------------//---------------------- i2c ---------------------------------------------------
int8_t i2c_w_single(uint8_t reg, uint8_t * sen_data)
{return i2c_multiple_write(reg, 1, sen_data);
}uint8_t i2c_multiple_write(uint8_t reg, uint8_t len, uint8_t * sen_data)
{Wire.beginTransmission(i2c_addr);Wire.write(reg);if (len > 0) {Wire.write(sen_data, len);}Wire.endTransmission();
}uint8_t i2c_r_single(uint8_t reg, uint8_t * gen_data)
{return i2c_multiple_read(reg, 1, gen_data);
}uint8_t i2c_multiple_read(uint8_t reg, uint8_t len, uint8_t * gen_data)
{int i;Wire.beginTransmission(i2c_addr);Wire.write(reg);Wire.endTransmission();delayMicroseconds(20);Wire.requestFrom(i2c_addr, len);for (i = 0; i < len; i++) {gen_data[i] = Wire.read();}
}
//---------------------------------------------------------------------------------

数据输出图

在室内测得，只在说明程序跑起来了。

备注

其实对于Arduino平台，核心是封装成库，但一来水平不够，二来重心不在这块，故没有封装，主要作用是为了理解datasheet；
CCS811还有更新FW部分的内容，已更新到CCS811二氧化碳传感器基于Arduino的升级固件（刷机）教程文章中,点击就可以查看；
Basline部分暂时不太熟悉，后续有经验后再补；

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