75 lines
2.4 KiB
C++
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/**
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* @file SensorDriver.h
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* @brief UART 空气质量传感器驱动，解析 TVOC / CH₂O / CO₂ 数据帧。
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* 传感器通信协议：
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* 波特率 9600，8N1
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* 数据帧固定 9 字节：
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* B1(0x2C) B2(0xE4) B3(TVOC高) B4(TVOC低) B5(CH2O高) B6(CH2O低)
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* B7(CO2高) B8(CO2低) B9(校验和)
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*
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* 浓度值(mg/m³) = (高字节 × 256 + 低字节) × 0.001
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* 校验和：uint8(B1 + B2 + ... + B8)
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*
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* 硬件接线：
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* 传感器 B(TXD) → ESP32-C3 GPIO0 (UART1_RX)
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* 传感器 A(RXD) → ESP32-C3 GPIO1 (UART1_TX)
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*/
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#ifndef SENSOR_DRIVER_H
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#define SENSOR_DRIVER_H
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#include <cmath>
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/// 传感器一次采集的结果
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struct SensorReading {
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float tvoc; ///< TVOC 浓度 (mg/m³)，无效时为 NAN
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float ch2o; ///< 甲醛浓度 (mg/m³)，无效时为 NAN
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float co2; ///< CO₂ 浓度 (ppm)，无效时为 NAN（注意：单位与 TVOC/CH₂O 不同）
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/// 检查是否所有字段都无效（读取失败时返回全 NAN）
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bool isValid() const {
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return !std::isnan(tvoc) || !std::isnan(ch2o) || !std::isnan(co2);
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}
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};
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/**
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* @brief UART 空气质量传感器驱动。
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* 使用 ESP-IDF 的 UART 驱动，在 UART1 上以 9600bps 接收传感器帧数据。
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* 传感器会主动推送数据，调用 read() 时从 UART 缓冲区读取并解析最新一帧。
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*/
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class SensorDriver {
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public:
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SensorDriver();
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~SensorDriver();
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/// 初始化 UART1 硬件（GPIO0=RX, GPIO1=TX, 9600bps, 8N1）
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void init();
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* @brief 从 UART 缓冲区读取并解析一帧传感器数据。
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* 读取时会在缓冲区中搜索帧头 0x2C 0xE4，然后读取完整 9 字节帧，
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* 校验和通过后解析为 SensorReading。
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* @param timeoutMs 等待数据的超时时间（毫秒），默认 3000ms
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* @return SensorReading 结构体，读取失败时所有字段为 NAN
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*/
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SensorReading read(int timeoutMs = 3000);
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private:
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static constexpr int kFrameSize = 9; ///< 数据帧固定 9 字节
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static constexpr uint8_t kHeaderB1 = 0x2C; ///< 帧头字节 1
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static constexpr uint8_t kHeaderB2 = 0xE4; ///< 帧头字节 2
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/**
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* @brief 将高低字节换算为浓度值。
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* @param high 高字节
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* @param low 低字节
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* @return 浓度值 (mg/m³)
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*/
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float toConcentration(uint8_t high, uint8_t low) const;
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};
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#endif // SENSOR_DRIVER_H
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