摘要：
可以设置1.7~3.6V数据输出频率（ODR）：但用户需要读取校准信息并计算校准后的结果包：这是同类型传感器的最小片上集成加热器引脚的定义以及其他温度和湿度传感器的比率：当CS=1时，它是I2C接口：当测量完成且温度和湿度数据可供读取时：该功能也可通过设置控制寄存器（CTRL_REG3）关闭，尽管HTS221支持I2C和三线SPI接口以连接到Arduino。
主要特性
HTS221是意法半导体（STMicroelectronics）生产的小体积、数字式温湿度传感器IC。该IC目前在官网仍处在“评估”状态。其主要特性：
- 工作电压：1.7~3.6V
- 数据输出频率(ODR)可设：1Hz ~ 12.5Hz
- 低功耗：2μA@1Hz ODR
- 温度精度：给出误差典型值+/-0.5°C, 15~40°C；但注明“Typical specifications are not guaranteed.”。无误差最大值信息。
- 湿度精度：给出误差典型值+/-4.5%RH, 20~80%RH；同样注明“Typical specifications are not guaranteed.”。无误差最大值信息。
- 内置16-bit ADC
- 接口：I2C或3-wire SPI
- 出厂已校准，但需要用户自行读取校准信息、并计算校准后的结果
- 封装：2 x 2 x 0.9mm HLGA-6L封装，是已知同类传感器中体积最小的
- 片上集成加热器（heater）
管脚定义
和其他的温湿度传感器比，HTS221的芯片管脚功能更多、也略显复杂：
- VDD：电源，支持1.7~3.6V电压
- GND：地
- CS：I2C/3-wire SPI接口选择，当CS=1时为I2C接口，反之为3-wire SPI接口。默认为1。
- SCL/SPC：I2C或3-wire SPI接口的时钟线，由CS选择。
- SDA/SDI/SDO：I2C或3-wire SPI接口的数据线，由CS选择。
- DRDY：提供Data Ready信号输出。当测量完成、有温湿度数据可供读取时，DRDY为高电平；当无温湿度数据、或温湿度数据已被读取完毕后，DRDY为低电平。该功能也可以通过设置控制寄存器（CTRL_REG3）关闭。
与Arduino的连接
虽然HTS221支持I2C、3-wire SPI接口。对于3-wire SPI接口，其数据输入/输出(SDI/SDO)共用一条信号线，不同于Arduino的四线制SPI，有MOSI、MOSI信号线的区分。因此还是通过I2C接口连接。由于Arduino UNO正常工作在5V电压下，因此二者的连接还需要I2C Logic Level Converter。留意Converter带了I2C总线所需的上拉电阻。
功能调试
1. HTS221内置不少寄存器，每个寄存器都有一个8bit的子地址（sub-address）。在操作时，既可以单独对某个地址的寄存器进行I2C读/写，也可以在一次I2C命令中对连续的多个地址的寄存器进行读/写。
2. 手册没有给出每次测量所需的测量时间，实测默认配置下one shot测量用时约3ms。代码中通过读取STATUS_REG寄存器，来判断一次测量是否完毕。也可以通过读取DRDY管脚信号进行判断。
3. HTS221将出厂前的校准信息保存在内部寄存器中，温度校准有两对数据：t0 & t0out, t1 & t1out，湿度校准亦有两对数据：h0 & h0t0out, h1 & h1t0out。从命名上看，湿度校准数据是在t0温度下做的。MCU将HTS221温湿度输出值得到后，还需要利用这两组校正数据进行反推（线性插值），继而获得所代表的温湿度测量结果。代码在初始化部分，读取了四组校准数据并打印了出来。
为什么不能像其他传感器那样，读出来的值就是计算好的最终结果呢？
4. Arduino库自带的map()只能对整型进行操作，因此将其改成了对浮点数进行操作。
5. 从测量结果上看，湿度动辄75%以上，明显偏高不少。
6. 尝试用中断函数捕获DRDY上升沿，进而在中断函数中进行数据读取。可是不知为何，中断函数会卡在对I2C的操作上。
测试代码
1 /* 2 Measurement of relative humidity and temperature using HTS221 3 */ 4 5 #include <Wire.h> 6 7 #define ADDRESS_HTS221 0x5F 8 #define CTRL_REG1 0x20 9 #define CTRL_REG2 0x21 10 #define STATUS_REG 0x27 11 #define HUMIDITY_OUT_L_REG 0x28 12 #define T0_degC_x8 0x32 13 #define T0_OUT 0x3C 14 #define H0_rH_x2 0x30 15 #define H0_T0_OUT 0x36 16 #define H1_T0_OUT 0x3A 17 18 byte buffer[] = {0, 0, 0, 0}; 19 byte status = 0; 20 21 float t0, t1, h0, h1; 22 int t0out, t1out, h0out, h1out; 23 24 int outHumi = 0; 25 int outTemp = 0; 26 float valueHumi = 0; 27 float valueTemp = 0; 28 29 void setup() 30 { 31 Wire.begin(); 32 Serial.begin(9600); 33 34 //turn on the HTS221, set the update mode to one shot 35 Wire.beginTransmission(ADDRESS_HTS221); 36 Wire.write(CTRL_REG1); 37 Wire.write(0x84); 38 Wire.endTransmission(); 39 40 ReadCaliData(); 41 42 //print the calibration coefficients 43 Serial.println("Calibration coefficients: "); 44 Serial.print("t0 = "); Serial.print(t0); Serial.print(" `C, t0out = "); Serial.println(t0out); 45 Serial.print("t1 = "); Serial.print(t1); Serial.print(" `C, t1out = "); Serial.println(t1out); 46 Serial.print("h0 = "); Serial.print(h0); Serial.print(" \%RH, h0out = "); Serial.println(h0out); 47 Serial.print("h1 = "); Serial.print(h1); Serial.print(" \%RH, h1out = "); Serial.println(h1out); 48 Serial.println("------------------------"); 49 } 50 51 void loop() 52 { 53 //perform a measurement 54 Wire.beginTransmission(ADDRESS_HTS221); 55 Wire.write(CTRL_REG2); 56 Wire.write(0x01); 57 Wire.endTransmission(); 58 59 //check the status 60 status = 0; 61 while (status != 0x03) //typical conversition time: 3ms 62 { 63 delayMicroseconds(3000); 64 Wire.beginTransmission(ADDRESS_HTS221); 65 Wire.write(STATUS_REG); 66 Wire.endTransmission(); 67 68 Wire.requestFrom(ADDRESS_HTS221, 1); 69 if(Wire.available() >= 1) 70 { 71 status = Wire.read(); 72 } 73 delayMicroseconds(500); 74 // Serial.println(status, HEX); 75 } 76 77 //read multiple bytes incrementing the register address 78 Wire.beginTransmission(ADDRESS_HTS221); 79 Wire.write(HUMIDITY_OUT_L_REG | 0x80); 80 Wire.endTransmission(); 81 82 Wire.requestFrom(ADDRESS_HTS221, 4); 83 if (Wire.available() >= 4) 84 { 85 for (byte i = 0; i < 4; i++) 86 { 87 buffer[i] = Wire.read(); 88 } 89 } 90 91 outHumi = (buffer[1] << 8) | buffer[0]; 92 outTemp = (buffer[3] << 8) | buffer[2]; 93 94 valueTemp = mapFloat(outTemp, t0out, t1out, t0, t1); 95 valueHumi = mapFloat(outHumi, h0out, h1out, h0, h1); 96 Serial.print(valueTemp); Serial.print(" `C, "); 97 Serial.print(valueHumi); Serial.println(" \%RH"); 98 99 delay(4000); 100 } 101 102 void ReadCaliData() 103 { 104 //read out t0degCx8, t1degCx8 105 Wire.beginTransmission(ADDRESS_HTS221); 106 Wire.write(T0_degC_x8 | 0x80); 107 Wire.endTransmission(); 108 Wire.requestFrom(ADDRESS_HTS221, 4); 109 if (Wire.available() >= 4) 110 { 111 for (byte i = 0; i < 4; i++) 112 { 113 buffer[i] = Wire.read(); 114 } 115 } 116 word t0degCx8 = ((buffer[3] & 0b00000011) << 8) | buffer[0]; 117 word t1degCx8 = ((buffer[3] & 0b00001100) << 6) | buffer[1]; 118 t0 = t0degCx8/8.0; 119 t1 = t1degCx8/8.0; 120 121 //read out t0out, t1out 122 Wire.beginTransmission(ADDRESS_HTS221); 123 Wire.write(T0_OUT | 0x80); 124 Wire.endTransmission(); 125 Wire.requestFrom(ADDRESS_HTS221, 4); 126 if (Wire.available() >= 4) 127 { 128 for (byte i = 0; i < 4; i++) 129 { 130 buffer[i] = Wire.read(); 131 } 132 } 133 t0out = (buffer[1] << 8) | buffer[0]; 134 t1out = (buffer[3] << 8) | buffer[2]; 135 136 //read out h0RHx2, h1RHx2 137 Wire.beginTransmission(ADDRESS_HTS221); 138 Wire.write(H0_rH_x2 | 0x80); 139 Wire.endTransmission(); 140 141 Wire.requestFrom(ADDRESS_HTS221, 2); 142 if (Wire.available() >= 2) 143 { 144 for (byte i = 0; i < 2; i++) 145 { 146 buffer[i] = Wire.read(); 147 } 148 } 149 byte h0RHx2 = buffer[0]; 150 byte h1RHx2 = buffer[1]; 151 h0 = h0RHx2/2.0; 152 h1 = h1RHx2/2.0; 153 154 //read out h0t0Out 155 Wire.beginTransmission(ADDRESS_HTS221); 156 Wire.write(H0_T0_OUT | 0x80); 157 Wire.endTransmission(); 158 Wire.requestFrom(ADDRESS_HTS221, 2); 159 if (Wire.available() >= 2) 160 { 161 for (byte i = 0; i < 2; i++) 162 { 163 buffer[i] = Wire.read(); 164 } 165 } 166 h0out = (buffer[1] << 8) | buffer[0]; 167 168 //read out h1t0Out 169 Wire.beginTransmission(ADDRESS_HTS221); 170 Wire.write(H1_T0_OUT | 0x80); 171 Wire.endTransmission(); 172 Wire.requestFrom(ADDRESS_HTS221, 2); 173 if (Wire.available() >= 2) 174 { 175 for (byte i = 0; i < 2; i++) 176 { 177 buffer[i] = Wire.read(); 178 } 179 } 180 h1out = (buffer[1] << 8) | buffer[0]; 181 } 182 183 float mapFloat(int x, int in_min, int in_max, float out_min, float out_max) 184 { 185 return (x - in_min) * (out_max - out_min) / (in_max - in_min) + out_min; 186 }
首先打印HTS221保存的校准信息，之后会每隔4秒触发一次测量并打印结果：
结论
与Si7021比，HTS221（under evaluation）的体积更小、接口更丰富，使用更灵活，但在硬件接口和软件操作上都略显复杂。精度上，datasheet也并未给出已验证的典型误差和最大误差，实测湿度误差较大。
参考资料
HTS221 Capacitive digital sensor for relative humidity and temperature