【HaaS Python 硬件积木】 BMP280气压传感器

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一、产品简介

BMP280是博世出品的气压传感器，它集成了压电压力传感单元、信号处理电路及模数转换器,气压值可以通过SPI或I2C读出,在室内导航、无人机、气象站等场景有广泛应用。

引脚定义

VCC: 3.3V
GND: GND
SCL: IIC时钟
SDA: IIC数据
CSB: 3.3V
SDO: GND

二、技术参数

供电电压:1.9~3.6V
可以采用I2C或SPI通信协议（HaaS Python实现了IIC接口驱动），I2C最高传输速率可到3.4MHz，SPI最高传输速率可达10MHz，当CSB管脚接VCC时选择为IIC接口，当CSB管脚接GND时选择为SPI接口，I2C地址可配置0X76或者0x77,取决于SDO，SDO接GND时I2C地址维0x76，SDO接VCC时I2C地址为0x77
气压测量范围： 300hPa至1100hPa，最大误差为±12hPa
封装:8-pin LGA metal-lid，2.0mm * 2.5mm, height: 0.95mm
工作温度范围: -40摄氏度 - +85摄氏度

三、软件接口

BMP280气压传感器HaaS Python驱动：下载地址

BMP280(i2cObj) - 创建BMP280驱动对象

函数原型：

bmpObj = BMP280(i2cObj)

参数说明:

参数	类型	必选参数？	说明
i2cObj	I2C	是	调用此函数前需确保i2cObj对象已经处于open状态

返回值: BMP280对象成功，返回BMP280对象；BMP280对象创建失败，抛出Exception
示例代码:

from driver import I2C               # 驱动库
import bmp280                        # BMP280温湿度传感器驱动库
# 初始化I2C类型的设备
i2cObj = I2C()
i2cObj.open("bmp280")                # 按照board.json中名为"bmp280"的设备节点的配置参数（主设备I2C端口号，从设备地址，总线频率等）初始化I2C类型设备对象
print("bmp280 inited!")
baroDev = bmp280.BMP280(i2cObj)  # 初始化BMP280传感器

输出:

bmp280 inited!

getPressure - 测量气压

函数功能: 量测气压值并返回测量结果
函数原型:

BMP280.getPressure()

参数说明: 无
返回值: 成功返回温度测量结果（数据类型：浮点型；单位：Pa）；失败抛出Exception
示例:

from driver import I2C               # 驱动库
import bmp280                        # BMP280温湿度传感器驱动库
# 初始化I2C类型的设备
i2cObj = I2C()
i2cObj.open("bmp280")                # 按照board.json中名为"bmp280"的设备节点的配置参数（主设备I2C端口号，从设备地址，总线频率等）初始化I2C类型设备对象
baroDev = bmp280.BMP280(i2cObj)  # 初始化BMP280传感器
pressure = baroDev.getPressure()
print("pressure is ", pressure, "Pa")

输出:

pressure is 103000Pa

四、接口案例

此使用实例在board.json中定义了名为bmp280的I2C类型的对象。在Python脚本中周期性的获取温湿度测量结果并打印在日志中。

代码:

# board.json配置：
{"name": "board-name","version": "1.0.0","io": {"bmp280": {"type": "I2C","port": 0,"addrWidth": 7,"freq": 400000,"mode": "master","devAddr": 118}},"debugLevel": "ERROR","repl": "disable"
}

# Python代码
import utime                         # 延时API所在组件
from driver import I2C               # 驱动库
import bmp280                        # BMP280温湿度传感器驱动库
# 初始化I2C类型的设备
i2cObj = I2C()
i2cObj.open("bmp280")                # 按照board.json中名为"bmp280"的设备节点的配置参数（主设备I2C端口号，从设备地址，总线频率等）初始化I2C类型设备对象
baroDev = bmp280.BMP280(i2cObj)  # 初始化BMP280传感器
# 通过温湿度传感器读取温湿度信息
def get_pressure():pressure = baroDev.getPressure()         # 获取大气压测量结果print("The pressure is: %.1f" % pressure)return pressure                        # 返回读取到的大气压值
if __name__ == '__main__':while True:data = get_pressure()                          # 读取温度信息和相对湿度信息utime.sleep(1)                                  # 每隔1秒钟进行一次温湿度信息测量和打印i2cObj.close()                                      # 关闭I2C设备对象

输出:

...
The pressure is 103000Pa
...

五、通信协议

主控芯片和 BMP280 传感器之间通信所用命令字如下表所示：

序号	命令字	功能说明	命令字宏定义
1	0x88	读T1校准参数	CMD_READ_DIG_T1
2	0x82	读T2校准参数	CMD_READ_DIG_T2
3	0x8c	读T3校准参数	CMD_READ_DIG_T3
4	0x8e	读P1校准参数	CMD_READ_DIG_P1
5	0x90	读P2校准参数	CMD_READ_DIG_P2
6	0x92	读P3校准参数	CMD_READ_DIG_P3
7	0x94	读P4校准参数	CMD_READ_DIG_P4
8	0x96	读P5校准参数	CMD_READ_DIG_P5
9	0x98	读P6校准参数	CMD_READ_DIG_P6
10	0x9a	读P7校准参数	CMD_READ_DIG_P7
11	0x9c	读P8校准参数	CMD_READ_DIG_P8
12	0xFA	读取温度	CMD_READ_TEMPERATURE
13	0xF7	读取大气压	CMD_READ_PRESSURE

实际控制此传感器的流程可参考如下描述。

一次获取数据

通过 IIC 发送CMD_READ_DIG_T1-CMD_READ_DIG_T3获取温度校准参数并且发送CMD_READ_DIG_P1-CMD_READ_DIG_P8获取气压校准参数；
通过 IIC 发送CMD_READ_TEMPERATURE获取温度RAW数据，通过温度校准参数计算
得到实际摄氏度温度；
通过 IIC 发送CMD_READ_PRESSURE获取气压RAW数据， 通过气压校准参数和温度校准
参数数计算得到实际气压Pa；

六、工作原理

从下图可以看到bmp280内部集成了压力传感单元，通过ADC采样输入到校正储存器。通过数字接口IIC或SPI读取数据。

引脚分布如下，3和4号脚是IIC总线接口的SCL和SDA管脚。

典型电路如下，由于SCL和SDA为开漏输出，驱动能力不足，需要接上拉电阻。要通过IIC总线访问bmp280，CSB需要接到VDDIO。

参考文献及购买链接

[1] BMP280气压传感器

[2] 购买链接