3、读取粉尘传感器数据：PMS5003数据手册解读、UART通信初始化、数据帧解析（32字节协议）、校验和计算、串口打印PM2.5与PM10数值

好，咱们进入第三个实战环节。前面两章把硬件搭好了，开发环境也配齐了。现在该让传感器真正开口说话了。

这一章的核心，就是搞定 PMS5003 这个粉尘传感器。说实话，我第一次用这颗传感器时，也被它那 32 字节的数据帧搞得有点懵。但摸清套路后，你会发现它其实很「老实」——数据格式固定，校验机制清晰，几乎没有歧义。

3.1 PMS5003 数据手册解读

拿到一个新传感器，我的习惯是先看数据手册里的「输出数据」部分。PMS5003 通过 UART 输出，每秒主动发送一帧数据。帧长固定 32 字节，结构如下：

字节索引	内容	说明
0	0x42	起始字节 1（固定）
1	0x4D	起始字节 2（固定）
2-3	帧长度	高字节在前，通常为 0x001C（28）
4-5	PM1.0（CF=1）	标准颗粒物浓度，单位 μg/m³
6-7	PM2.5（CF=1）	我们最关心的数据之一
8-9	PM10（CF=1）	同样重要
10-11	PM1.0（大气环境）	大气环境下的浓度值
12-13	PM2.5（大气环境）	通常用这个值
14-15	PM10（大气环境）	同上
...	...	中间还有一些保留字节
30-31	校验和	低字节在前

你可能会问：为什么有 CF=1 和大气环境两套数据？我个人理解是，CF=1 是工厂校准条件下的值，而大气环境值更贴近实际使用场景。我在项目中一般直接取大气环境那组数据。

3.2 UART 通信初始化

ESP32 的 UART 初始化其实不复杂。但要注意一点：PMS5003 的默认波特率是 9600，8 位数据位，1 位停止位，无校验。别想当然用 115200，我第一次就踩了这个坑。

下面是我常用的初始化代码：

#include <HardwareSerial.h>

// 定义 UART2 引脚
#define RX_PIN 16
#define TX_PIN 17

HardwareSerial PMS_Serial(2);  // 使用 UART2

void setup() {
  Serial.begin(115200);  // 调试串口
  
  // PMS5003 串口初始化
  PMS_Serial.begin(9600, SERIAL_8N1, RX_PIN, TX_PIN);
  
  Serial.println("PMS5003 初始化完成");
}

嗯，这里有个小细节：PMS5003 的 TX 接 ESP32 的 RX，RX 接 TX。别接反了。我见过有人把线焊反了，折腾半天读不到数据。

3.3 数据帧解析：32 字节协议

数据来了，怎么解析？说白了就是按字节读，按协议拆。

我的做法是：先等起始字节 0x42 0x4D，然后读满 32 字节，再做校验。如果校验通过，就提取 PM2.5 和 PM10 的值。

bool readPMSData(uint16_t &pm25, uint16_t &pm10) {
  uint8_t buffer[32];
  uint8_t index = 0;
  
  // 等待起始字节
  while (PMS_Serial.available()) {
    uint8_t b = PMS_Serial.read();
    if (b == 0x42) {
      buffer[0] = b;
      // 读下一个字节，应该是 0x4D
      if (PMS_Serial.available()) {
        buffer[1] = PMS_Serial.read();
        if (buffer[1] == 0x4D) {
          index = 2;
          break;
        }
      }
    }
  }
  
  // 读满 32 字节
  while (index < 32) {
    if (PMS_Serial.available()) {
      buffer[index++] = PMS_Serial.read();
    }
  }
  
  // 校验和计算
  uint16_t sum = 0;
  for (int i = 0; i < 30; i++) {
    sum += buffer[i];
  }
  
  uint16_t checksum = (buffer[30] << 8) | buffer[31];
  
  if (sum != checksum) {
    Serial.println("校验和错误，丢弃此帧");
    return false;
  }
  
  // 提取 PM2.5 和 PM10（大气环境值，字节 12-15）
  pm25 = (buffer[12] << 8) | buffer[13];
  pm10 = (buffer[14] << 8) | buffer[15];
  
  return true;
}

3.4 校验和计算

校验和是 PMS5003 数据帧的「防伪标识」。计算方法很简单：

• 把前 30 个字节的值累加起来
• 得到一个 16 位的和
• 与帧尾的校验和（字节 30-31）比较

如果相等，说明数据没被干扰。如果不相等，直接扔掉。

你想想看，空气净化器要是读到错误数据，可能会乱转。所以校验这步不能省。

3.5 串口打印 PM2.5 与 PM10 数值

最后一步，把数据打印出来看看。我习惯用逗号分隔，方便后面用串口绘图工具观察趋势。

void loop() {
  uint16_t pm25 = 0, pm10 = 0;
  
  if (readPMSData(pm25, pm10)) {
    Serial.print("PM2.5: ");
    Serial.print(pm25);
    Serial.print(" μg/m³, PM10: ");
    Serial.print(pm10);
    Serial.println(" μg/m³");
  }
  
  delay(1000);  // 每秒读一次
}

打开串口监视器，你应该能看到类似这样的输出：

PM2.5: 35 μg/m³, PM10: 68 μg/m³
PM2.5: 33 μg/m³, PM10: 65 μg/m³
PM2.5: 36 μg/m³, PM10: 70 μg/m³

好了，到这一步，你已经能从 PMS5003 里读出 PM2.5 和 PM10 了。下一章，咱们要把这些数据用起来——控制净化器自动开关。说实话，那才是真正有意思的部分。