企业官网建设流程全解析

简介：这份资源面向使用STM32（Cortex-M3内核）进行嵌入式开发的工程师与学习者，提供通过GPIO模拟I2C协议驱动SHT20数字温湿度传感器的完整软件实现。SHT20具备±2%湿度与±0.3°C温度测量精度，支持I2C接口、低功耗与快速响应，常用于环境监测、智能家居与物联网设备。资源包共3个文件，包含C源码、头文件与中文技术手册PDF，压缩包约449KB，源码负责初始化、命令发送与数据读取，头文件定义常量与函数原型，手册则讲解工作原理、通信协议、接口定义及故障排查。目前已有2304人学习下载。读者可据此理解GPIO模拟I2C的时序实现，掌握传感器通信流程，并借助中文手册快速完成调试与项目集成，适合需要脱离硬件I2C外设、灵活复用引脚的嵌入式开发者参考。

1. SHT20 温湿度传感器程序：为什么 GPIO 模拟 I2C 反而是更稳的落地路径

SHT20 这颗温湿度传感器在嵌入式圈子里属于“老熟人”，I2C 接口、供电范围宽、精度够用，价格也友好。但真正把它塞进项目里，很多人第一反应是翻 MCU 的硬件 I2C 外设，配置引脚复用、时钟、DMA，结果卡在总线死锁、时序不匹配、引脚被占用这些玄学问题上。我自己的血泪经验是：当硬件 I2C 外设被其他从机占满，或者 MCU 本身 I2C 外设少得可怜时，用两个普通 GPIO 模拟 I2C 反而是更可控的方案——时序完全由你说了算，出问题能单步调试，不用跟外设寄存器黑匣子较劲。

这篇笔记就围绕“SHT20 温湿度传感器程序（GPIO 模拟 I2C）+ 中文手册”这个方向，把选型理由、时序实现、参数配置、中文手册里容易看漏的细节，以及实际调试中翻车的几个点讲清楚。适合正在用 8 位或 32 位 MCU 做环境采集、想快速跑通 SHT20 又不想被硬件 I2C 绑死的嵌入式开发者。读完你能拿到一套可复现的 GPIO 模拟 I2C 驱动框架，知道 SHT20 的测量命令怎么发、CRC 怎么校验、温湿度怎么换算，也能避开我踩过的那些坑。

2. SHT20 与 GPIO 模拟 I2C：先搞懂时序再动手写代码

2.1 SHT20 的 I2C 地址与命令集，中文手册里最容易看漏的三处

SHT20 的 7 位 I2C 地址是 0x40，写操作时左移一位变成 0x80，读操作是 0x81。这个在中文手册的“通信协议”章节里通常写得很清楚，但有三处细节容易被忽略。

第一处是测量命令的保持时间。SHT20 支持两种测量模式：保持主机模式（Hold Master）和非保持主机模式（No Hold Master）。保持模式下，传感器在测量期间会拉低 SCL 线，主机必须等待；非保持模式下，传感器不拉低 SCL，主机需要自己轮询或延时等待测量完成。中文手册里对这两种模式的时序图是分开画的，如果只看命令表不看时序图，很容易发错命令后读回全 0 或全 1。

第二处是分辨率配置。SHT20 默认分辨率是 12 位湿度 + 14 位温度，但可以通过“用户寄存器”写入配置字节来改成 8 位湿度 + 12 位温度。这个配置字节的 bit0 是分辨率选择位，bit6 是片上加热器开关。中文手册里用户寄存器的表格通常和命令表隔了好几页，翻的时候容易漏。

第三处是 CRC 校验的多项式。SHT20 的 CRC 是 8 位校验，多项式 0x131，初始值 0x00。中文手册里会给出一个 CRC 计算流程图，但不会直接给代码。很多人图省事跳过 CRC，结果在长线缆或电机干扰环境下读回的数据偶尔跳变，查半天查不出原因。

提示：中文手册里“电气特性”章节的供电电压范围是 2.1V 到 3.6V，但实际用 3.3V 供电时，如果 MCU 的 GPIO 是 5V tolerant，上拉电阻接到 5V 会超过 SHT20 的绝对最大电压。上拉电阻必须接到 3.3V。

2.2 GPIO 模拟 I2C 的四个基础时序函数：起始、停止、写字节、读字节

GPIO 模拟 I2C 的核心就是把 I2C 的时序用软件延时和引脚电平翻转拼出来。SHT20 支持标准模式 100kHz 和快速模式 400kHz，但 GPIO 模拟时我一般跑 100kHz 左右，留足余量，避免因为 MCU 主频波动或中断打断导致时序违规。

先定义两个 GPIO 引脚：SCL 和 SDA。SDA 需要双向，所以初始化时配置为开漏输出（如果 MCU 支持）或输出/输入动态切换。下面是一套基于常见 MCU 的伪代码框架，实际移植时只需要替换 GPIO 操作宏和延时函数。

// gpio_i2c.h - GPIO 模拟 I2C 基础宏定义 // 假设 SCL 接 PA5，SDA 接 PA6，实际按你的板子改 #define I2C_SCL_HIGH() GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_5) #define I2C_SCL_LOW() GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_5) #define I2C_SDA_HIGH() GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_6) #define I2C_SDA_LOW() GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_6) #define I2C_SDA_READ() GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_6) // 延时函数，100kHz 下约 5us 半周期 // 具体值用示波器或逻辑分析仪校准 static void i2c_delay(void) { volatile uint32_t i = 10; // 根据主频调整 while (i--) { } } // 起始条件：SCL 高时 SDA 由高变低 void i2c_start(void) { I2C_SDA_HIGH(); I2C_SCL_HIGH(); i2c_delay(); I2C_SDA_LOW(); // SCL 高期间 SDA 拉低 = 起始 i2c_delay(); I2C_SCL_LOW(); // 钳住总线，准备发数据 i2c_delay(); } // 停止条件：SCL 高时 SDA 由低变高 void i2c_stop(void) { I2C_SDA_LOW(); I2C_SCL_HIGH(); i2c_delay(); I2C_SDA_HIGH(); // SCL 高期间 SDA 拉高 = 停止 i2c_delay(); } // 写一个字节，返回从机 ACK 状态：0=ACK，1=NACK uint8_t i2c_write_byte(uint8_t data) { uint8_t i; for (i = 0; i < 8; i++) { if (data & 0x80) I2C_SDA_HIGH(); else I2C_SDA_LOW(); data <<= 1; i2c_delay(); I2C_SCL_HIGH(); // 拉高 SCL，从机采样 SDA i2c_delay(); I2C_SCL_LOW(); i2c_delay(); } // 第 9 个时钟：释放 SDA，读从机 ACK I2C_SDA_HIGH(); // 主机释放 SDA i2c_delay(); I2C_SCL_HIGH(); i2c_delay(); uint8_t ack = I2C_SDA_READ(); // 0 表示从机拉低 = ACK I2C_SCL_LOW(); i2c_delay(); return ack; } // 读一个字节，ack=0 发送 ACK，ack=1 发送 NACK uint8_t i2c_read_byte(uint8_t ack) { uint8_t i, data = 0; I2C_SDA_HIGH(); // 主机释放 SDA，准备读 for (i = 0; i < 8; i++) { data <<= 1; I2C_SCL_HIGH(); i2c_delay(); if (I2C_SDA_READ()) data |= 0x01; I2C_SCL_LOW(); i2c_delay(); } // 发送 ACK 或 NACK if (ack) I2C_SDA_HIGH(); // NACK else I2C_SDA_LOW(); // ACK i2c_delay(); I2C_SCL_HIGH(); i2c_delay(); I2C_SCL_LOW(); i2c_delay(); I2C_SDA_HIGH(); // 释放总线 return data; }

这段代码里最关键的是i2c_delay()的取值。延时太短，时序超过 400kHz，SHT20 可能不响应；延时太长，测量一次要等很久。我一般先用逻辑分析仪抓 SCL 频率，调到 90kHz 到 110kHz 之间。如果没有逻辑分析仪，可以先用一个较大的延时值（比如 20us），确保能通信后再逐步减小。

另一个容易翻车的地方是 SDA 方向切换。写字节时 SDA 是输出，读字节前必须把 SDA 切成输入。上面代码里用I2C_SDA_HIGH()在开漏模式下等效于释放总线，但如果你的 MCU 不支持开漏，就需要在读写切换时改寄存器方向位。这个在中文手册的 GPIO 章节里不会写，得看 MCU 的参考手册。

2.3 SHT20 测量流程：发命令、等测量、读数据、算温湿度

SHT20 的典型测量流程分四步：发送测量命令、等待测量完成、读取原始数据、换算成物理量。以非保持主机模式为例，温度测量命令是 0xF3，湿度测量命令是 0xF5。

// sht20.c - SHT20 驱动核心逻辑 #define SHT20_ADDR_W 0x80 #define SHT20_ADDR_R 0x81 #define SHT20_CMD_TEMP 0xF3 #define SHT20_CMD_HUMI 0xF5 #define SHT20_CMD_USER_W 0xE6 #define SHT20_CMD_USER_R 0xE7 // 读取温湿度原始值，temp_raw 和 humi_raw 为输出 uint8_t sht20_read_raw(uint16_t *temp_raw, uint16_t *humi_raw) { uint8_t buf[3]; // 读温度 i2c_start(); if (i2c_write_byte(SHT20_ADDR_W)) { i2c_stop(); return 1; } if (i2c_write_byte(SHT20_CMD_TEMP)) { i2c_stop(); return 2; } i2c_stop(); // 非保持模式下，等待测量完成，14 位温度约 85ms delay_ms(85); i2c_start(); if (i2c_write_byte(SHT20_ADDR_R)) { i2c_stop(); return 3; } buf[0] = i2c_read_byte(0); // ACK buf[1] = i2c_read_byte(0); // ACK buf[2] = i2c_read_byte(1); // NACK，最后一个字节 i2c_stop(); // CRC 校验 if (sht20_crc8(buf, 2) != buf[2]) return 4; *temp_raw = (buf[0] << 8) | buf[1]; *temp_raw &= 0xFFFC; // 低 2 位是状态位，清零 // 读湿度，流程同上 i2c_start(); if (i2c_write_byte(SHT20_ADDR_W)) { i2c_stop(); return 5; } if (i2c_write_byte(SHT20_CMD_HUMI)) { i2c_stop(); return 6; } i2c_stop(); delay_ms(30); // 12 位湿度约 29ms i2c_start(); if (i2c_write_byte(SHT20_ADDR_R)) { i2c_stop(); return 7; } buf[0] = i2c_read_byte(0); buf[1] = i2c_read_byte(0); buf[2] = i2c_read_byte(1); i2c_stop(); if (sht20_crc8(buf, 2) != buf[2]) return 8; *humi_raw = (buf[0] << 8) | buf[1]; *humi_raw &= 0xFFFC; return 0; } // CRC-8 校验，多项式 0x131，初始值 0x00 uint8_t sht20_crc8(uint8_t *data, uint8_t len) { uint8_t crc = 0x00; uint8_t i, j; for (i = 0; i < len; i++) { crc ^= data[i]; for (j = 0; j < 8; j++) { if (crc & 0x80) crc = (crc << 1) ^ 0x31; else crc <<= 1; } } return crc; } // 温湿度换算 // 温度 = -46.85 + 175.72 * temp_raw / 65536 // 湿度 = -6.0 + 125.0 * humi_raw / 65536 void sht20_convert(uint16_t temp_raw, uint16_t humi_raw, float *temp, float *humi) { *temp = -46.85f + 175.72f * temp_raw / 65536.0f; *humi = -6.0f + 125.0f * humi_raw / 65536.0f; if (*humi > 100.0f) *humi = 100.0f; if (*humi < 0.0f) *humi = 0.0f; }

这段代码里有几个参数需要根据中文手册确认。温度换算公式里的 -46.85 和 175.72 是 14 位分辨率下的系数，如果改成 12 位分辨率，系数会变。湿度换算的 -6.0 和 125.0 是 12 位分辨率下的系数。中文手册的“换算公式”章节会给出不同分辨率对应的系数表，改分辨率时一定要同步改公式。

CRC 校验函数里的多项式 0x31 是 0x131 去掉最高位的结果，因为 CRC-8 只取低 8 位。这个在中文手册的 CRC 流程图里不会明说，但对照流程图走一遍就能推出来。

注意：非保持模式下，测量等待时间要留足余量。中文手册标称 14 位温度最大 85ms，但实际如果传感器刚从低温环境进入高温环境，测量时间可能略长。我一般延时 100ms 保险。

3. 把 SHT20 驱动塞进项目：初始化、周期采集与数据滤波

3.1 GPIO 与延时初始化：上拉电阻、开漏配置和延时校准

在把驱动集成到项目之前，硬件和底层初始化要先确认三件事。

第一是上拉电阻。SHT20 的 SDA 和 SCL 都需要上拉，典型值 4.7kΩ 到 10kΩ。如果 MCU 的 GPIO 配置为开漏输出，外部上拉是必须的；如果配置为推挽输出，虽然也能通信，但总线冲突时可能烧引脚。我一般统一用开漏加外部 4.7kΩ 上拉，接到 3.3V。

第二是 GPIO 模式。SCL 始终是输出，SDA 在写数据时是输出，读数据时是输入。如果 MCU 支持开漏输出，SDA 配置为开漏输出，读之前写 1 释放总线即可。如果不支持开漏，就需要在读写切换时改方向寄存器。下面是一个常见的初始化代码。

// gpio_i2c_init - 初始化 GPIO 模拟 I2C 引脚 void gpio_i2c_init(void) { GPIO_InitTypeDef gpio; // 使能 GPIO 时钟，按你的 MCU 改 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); // SCL 推挽输出，SDA 开漏输出 gpio.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5; gpio.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; gpio.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, &gpio); gpio.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6; gpio.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD; // 开漏 gpio.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, &gpio); // 总线空闲状态：SCL 和 SDA 都拉高 I2C_SCL_HIGH(); I2C_SDA_HIGH(); }

第三是延时校准。i2c_delay()里的循环次数需要根据 MCU 主频调整。一个粗略的估算方法是：如果 MCU 跑 72MHz，一个空循环大约几个时钟周期，循环 10 次大概 1us 左右。但编译器优化等级会影响这个值，所以最好用示波器测 SCL 频率。没有示波器的话，可以先用一个已知的 I2C 从机（比如 OLED 屏）测试通信是否正常，再换 SHT20。

3.2 周期采集任务：定时器触发、状态机与超时重试

在实际项目里，SHT20 不会只读一次，通常是周期采集。我一般用定时器每 2 秒触发一次采集，采集过程用状态机拆成“发命令、等测量、读数据、换算”四个状态，避免在主循环里阻塞太久。

// sht20_task.c - 周期采集状态机 typedef enum { SHT20_IDLE = 0, SHT20_MEAS_TEMP, SHT20_WAIT_TEMP, SHT20_READ_TEMP, SHT20_MEAS_HUMI, SHT20_WAIT_HUMI, SHT20_READ_HUMI, SHT20_DONE } sht20_state_t; static sht20_state_t state = SHT20_IDLE; static uint32_t state_tick = 0; static uint16_t temp_raw, humi_raw; static float temperature, humidity; // 每 1ms 调用一次 void sht20_task(void) { switch (state) { case SHT20_IDLE: // 等待定时器触发，这里用 tick 判断 if (state_tick == 0) { i2c_start(); if (i2c_write_byte(SHT20_ADDR_W) == 0 && i2c_write_byte(SHT20_CMD_TEMP) == 0) { i2c_stop(); state = SHT20_WAIT_TEMP; state_tick = 100; // 等 100ms } else { i2c_stop(); state_tick = 10; // 失败重试 } } else { state_tick--; } break; case SHT20_WAIT_TEMP: if (state_tick > 0) { state_tick--; break; } i2c_start(); if (i2c_write_byte(SHT20_ADDR_R) == 0) { uint8_t buf[3]; buf[0] = i2c_read_byte(0); buf[1] = i2c_read_byte(0); buf[2] = i2c_read_byte(1); i2c_stop(); if (sht20_crc8(buf, 2) == buf[2]) { temp_raw = ((buf[0] << 8) | buf[1]) & 0xFFFC; state = SHT20_MEAS_HUMI; state_tick = 0; break; } } i2c_stop(); state = SHT20_IDLE; state_tick = 100; // 失败后等 100ms 重试 break; case SHT20_MEAS_HUMI: i2c_start(); if (i2c_write_byte(SHT20_ADDR_W) == 0 && i2c_write_byte(SHT20_CMD_HUMI) == 0) { i2c_stop(); state = SHT20_WAIT_HUMI; state_tick = 40; // 湿度等 40ms } else { i2c_stop(); state = SHT20_IDLE; state_tick = 100; } break; case SHT20_WAIT_HUMI: if (state_tick > 0) { state_tick--; break; } i2c_start(); if (i2c_write_byte(SHT20_ADDR_R) == 0) { uint8_t buf[3]; buf[0] = i2c_read_byte(0); buf[1] = i2c_read_byte(0); buf[2] = i2c_read_byte(1); i2c_stop(); if (sht20_crc8(buf, 2) == buf[2]) { humi_raw = ((buf[0] << 8) | buf[1]) & 0xFFFC; sht20_convert(temp_raw, humi_raw, &temperature, &humidity); state = SHT20_DONE; break; } } i2c_stop(); state = SHT20_IDLE; state_tick = 100; break; case SHT20_DONE: // 数据就绪，可以在这里做滤波或上报 state = SHT20_IDLE; state_tick = 2000; // 2 秒后再采 break; } }

这个状态机的关键点是每个状态都有超时重试。I2C 总线在干扰环境下可能偶尔 NACK，如果一直卡在某个状态，整个采集任务就挂了。我一般给每个状态设一个最大重试次数，超过就复位状态机重新开始。

3.3 温湿度数据滤波：滑动平均与中值滤波的取舍

SHT20 的原始数据本身比较稳，但在电机、继电器、无线模块附近，偶尔会有跳变。我一般用滑动平均加中值滤波的组合：先取 5 次采样，去掉最大最小值，剩下 3 个取平均。这样既能抑制脉冲干扰，又不会让响应太慢。

// 滑动平均 + 中值滤波 #define FILTER_SIZE 5 static float temp_buf[FILTER_SIZE]; static float humi_buf[FILTER_SIZE]; static uint8_t filter_idx = 0; void sht20_filter(float temp_in, float humi_in, float *temp_out, float *humi_out) { temp_buf[filter_idx] = temp_in; humi_buf[filter_idx] = humi_in; filter_idx = (filter_idx + 1) % FILTER_SIZE; // 复制到临时数组排序 float t[FILTER_SIZE], h[FILTER_SIZE]; uint8_t i, j; for (i = 0; i < FILTER_SIZE; i++) { t[i] = temp_buf[i]; h[i] = humi_buf[i]; } // 冒泡排序，数据量小，够用 for (i = 0; i < FILTER_SIZE - 1; i++) { for (j = 0; j < FILTER_SIZE - 1 - i; j++) { if (t[j] > t[j + 1]) { float tmp = t[j]; t[j] = t[j + 1]; t[j + 1] = tmp; } if (h[j] > h[j + 1]) { float tmp = h[j]; h[j] = h[j + 1]; h[j + 1] = tmp; } } } // 去掉最大最小，取中间 3 个平均 *temp_out = (t[1] + t[2] + t[3]) / 3.0f; *humi_out = (h[1] + h[2] + h[3]) / 3.0f; }

这个滤波器的参数 FILTER_SIZE 可以根据实际场景调。如果环境变化慢，可以加到 7 或 9；如果需要快速响应，减到 3。注意滤波后的数据会有一定滞后，做报警逻辑时要用原始数据判断突变，用滤波数据做显示。

4. SHT20 调试避坑：从 NACK 到数据跳变的排查记录

4.1 上电后一直 NACK：上拉电阻和地址搞错是重灾区

现象：SHT20 上电后，发起始条件有 ACK，但发完地址字节后从机不拉低 SDA，读回 NACK，后续命令全部失败。

原因通常有两个。一是上拉电阻没接或阻值太大。SHT20 的 SDA 和 SCL 必须上拉，如果 MCU 内部上拉只有 40kΩ 左右，加上线缆电容，上升沿会变缓，100kHz 下可能采不到高电平。二是地址搞错。SHT20 的 7 位地址是 0x40，写地址是 0x80，读地址是 0x81。有些人直接拿 0x40 当写地址发，从机不响应。

解决：先用万用表量 SDA 和 SCL 对 3.3V 的电阻，确认在 4.7kΩ 到 10kΩ 之间。然后用逻辑分析仪抓波形，看地址字节是不是 0x80。如果没有逻辑分析仪，可以写一个简单的扫描程序，遍历 0x00 到 0xFE 的写地址，看哪个地址有 ACK。

4.2 读回数据全是 0xFF 或 0x00：测量命令和等待时间不对

现象：地址有 ACK，命令也发出去了，但读回的温度原始值是 0xFFFC 或 0x0000，换算出来温度是 -46.85°C 或 125°C 附近。

原因：一是发了保持主机模式命令但没等 SCL 被拉低就继续操作。保持模式下，传感器测量期间会拉低 SCL，主机如果不等，读回的就是无效数据。二是非保持模式下等待时间不够。14 位温度需要 85ms，如果只等 10ms 就读，传感器还没转换完。三是命令字节发错，比如把 0xF3 写成 0xF5，读回的是湿度原始值，换算成温度自然不对。

解决：确认你用的是保持模式还是非保持模式。保持模式下，发完命令后要等 SCL 被从机拉低再拉高，或者直接延时 100ms。非保持模式下，延时 100ms 再读。命令字节对照中文手册的命令表再核对一遍。

4.3 数据偶尔跳变：CRC 没开和线缆干扰

现象：大部分时候数据正常，但偶尔温度跳 2°C 到 3°C，湿度跳 5% 以上，过一会儿又恢复。

原因：一是没做 CRC 校验，干扰导致某一位翻转，读回的数据错了但没被发现。二是 SDA 和 SCL 走线太长，和电机线、继电器线捆在一起，耦合了干扰。三是电源纹波大，SHT20 的供电脚没有加去耦电容。

解决：打开 CRC 校验，校验失败的样本直接丢弃，不要用。SDA 和 SCL 走线尽量短，远离功率线，必要时用屏蔽线或双绞线。SHT20 的 VDD 和 GND 之间加一个 100nF 陶瓷电容，靠近传感器引脚放置。

4.4 总线死锁：SCL 被从机拉低不释放

现象：程序跑一段时间后，SCL 一直低电平，主机发什么从机都不响应，复位 MCU 才能恢复。

原因：I2C 总线在通信过程中被中断打断，时序错乱，从机进入异常状态，拉低 SCL 不放。或者主机在从机还没释放 SDA 时就发了停止条件，导致从机状态机卡死。

解决：在 I2C 初始化时加一个总线恢复函数：如果检测到 SCL 或 SDA 被拉低，主机发送 9 个时钟脉冲，让从机把剩余数据移完，然后发停止条件。另外，在 I2C 读写函数里加超时机制，如果某个操作超过一定时间没完成，强制复位 GPIO 和状态机。

// I2C 总线恢复：发送 9 个时钟脉冲 void i2c_bus_recover(void) { uint8_t i; I2C_SDA_HIGH(); // 释放 SDA for (i = 0; i < 9; i++) { I2C_SCL_LOW(); i2c_delay(); I2C_SCL_HIGH(); i2c_delay(); } i2c_start(); i2c_stop(); }

4.5 中文手册里的“典型应用电路”不能照抄

现象：按照中文手册的典型应用电路接，上拉电阻接到 5V，结果 SHT20 通信不稳定，甚至发热。

原因：中文手册的典型应用电路有时是通用 I2C 从机的参考图，上拉电压可能标的是 5V。但 SHT20 的供电范围是 2.1V 到 3.6V，如果 MCU 是 5V 系统，上拉电阻接到 5V，SHT20 的 SDA 和 SCL 引脚会承受 5V 电压，超过绝对最大额定值。

解决：上拉电阻必须接到 SHT20 的 VDD，也就是 3.3V。如果 MCU 是 5V 系统，需要加电平转换电路，或者用开漏输出加上拉到 3.3V，但 MCU 的 GPIO 要设置成开漏模式，不能推挽输出 5V。

5. 进阶技巧：用 GPIO 模拟 I2C 同时挂多颗 SHT20 与低功耗采集

5.1 多颗 SHT20 共总线：地址冲突与分时供电

SHT20 的 I2C 地址固定是 0x40，不能通过引脚改地址。如果要在同一组 GPIO 上挂多颗 SHT20，有两种做法。一是用 I2C 多路复用器，比如 TCA9548A 这类芯片，把总线分成多路，每路挂一颗。二是分时供电，每颗 SHT20 的 VDD 单独用一个 GPIO 控制，采集时只给目标传感器上电，其他传感器断电，避免地址冲突。

分时供电的代码框架如下：

// 多颗 SHT20 分时供电采集 #define SHT20_PWR1_PIN GPIO_Pin_0 #define SHT20_PWR2_PIN GPIO_Pin_1 void sht20_select(uint8_t idx) { // 先全部断电 GPIO_ResetBits(GPIOB, SHT20_PWR1_PIN | SHT20_PWR2_PIN); delay_ms(10); // 给目标传感器上电 if (idx == 0) GPIO_SetBits(GPIOB, SHT20_PWR1_PIN); else GPIO_SetBits(GPIOB, SHT20_PWR2_PIN); delay_ms(20); // 等传感器上电稳定 }

分时供电的缺点是每次切换要等上电稳定，采集周期会变长。如果对实时性要求高，还是用多路复用器更合适。

5.2 低功耗采集：测量间隙断电与 GPIO 状态保持

电池供电的场景下，SHT20 的功耗要控制。SHT20 测量时电流约 300uA，空闲时约 0.15uA。如果每 2 秒采一次，平均电流很小。但 GPIO 模拟 I2C 的引脚如果一直输出高电平，上拉电阻上会有持续电流。我一般采集完成后把 SCL 和 SDA 都拉低，SHT20 的 VDD 也断电，下次采集前再重新初始化。

// 采集完成后进入低功耗 void sht20_sleep(void) { I2C_SCL_LOW(); I2C_SDA_LOW(); // 如果 VDD 可控，断开传感器供电 GPIO_ResetBits(GPIOB, SHT20_PWR_PIN); } // 唤醒并重新初始化 void sht20_wakeup(void) { GPIO_SetBits(GPIOB, SHT20_PWR_PIN); delay_ms(20); gpio_i2c_init(); i2c_bus_recover(); // 防止上次断电时时序错乱 }

注意 SCL 和 SDA 拉低后，如果上拉电阻还在，会有电流流过。如果上拉电阻接到可控电源，可以把上拉电源也断掉。但大多数情况下，上拉电阻的电流在微安级，对电池寿命影响不大。

5.3 验证方法：用已知温湿度环境交叉比对

驱动写完后，怎么确认读出来的数据是准的？我一般用三个方法交叉验证。一是用手捂住传感器，看湿度是否快速上升、温度是否缓慢上升。二是用另一颗已知准确的温湿度模块（比如同一批次的 SHT20 或者经过校准的模块）放在同一环境，对比读数。三是用冰水混合物（0°C）和沸水（100°C，注意海拔影响）做两点校准，看温度误差是否在 ±0.5°C 以内。

如果读数偏差大，先检查换算公式的分辨率系数是否匹配，再检查 CRC 是否通过，最后检查电源电压是否在 2.1V 到 3.6V 之间。SHT20 的精度在 25°C 时是 ±0.3°C，湿度 ±3%，超出这个范围就要找原因。

我自己在多个项目里用 GPIO 模拟 I2C 驱动 SHT20，最深的教训是：不要迷信硬件 I2C，也不要迷信中文手册的典型电路。时序用逻辑分析仪抓一遍，上拉电阻用万用表量一遍，CRC 校验打开，超时重试加上，这套组合拳下来，SHT20 基本不会给你掉链子。希望帮到你。

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