单片机-bmp280大气压强与温度传感器使用详解

单片机-bmp280大气压强与温度传感器使用详解"

转载：

https://blog.csdn.net/sunshinebooming/article/details/79637822

最近实习中一个项目要用到多种传感器，其中就包括BMP280模块，但是发现网上有用的资料非常少，只好从头看datasheet，使用过程中也算积累了相关的知识，分享给大家。在这里也给各位一个建议，使用一个芯片之前最好还是多看看datasheet，写datasheet的人就是制造芯片的人，他们的操作手册比任何人都有权威性。废话不多说，开始正题：

本次使用的模块型号为GY-BM E/P 280,淘宝上到处可以买到，这是对德国博世公司的BMP280芯片的一个应用封装（实物图片和封装基本电路都放在下面）。采用的主控芯片为STC8A8K64S4A12单片机，所以写的代码都是最底层的，比较适合小白看（代码贴在后面）。
引脚说明：
Pin1：VCC（3.3V供电）
Pin2：GND
Pin3：SCL（I2C通信模式时钟信号）
Pin4：SDA（I2C通信模式数据信号）
Pin5：CSB（SPI通信模式下用到的引脚，本次没用到，可以悬空）
Pin6：SDO（传感器地址控制位，接GND的时候I2C中器件地址为0xEC，接高电平为0xEC+ 1，本次接GND）
传感器测试范围：
温度：-45℃~+85℃
大气压强：0~20000hPa（百帕）
测量主要模式：
Sleep Mode：作电流达到uA级别，典型值为0.1uA，最大值为0.3uA，所有测量工作都停止。
Normal Mode: 正常工作，相关工作间隔时间可以通过寄存器控制。
Forced Mode：主控发起一次采集命令，传感器采集一次信号，然后进入Sleep Mode，等待下次唤起（本次没用到）。

数据处理基本过程

该传感器是使用测量值和校准值（初始化中获得），通过公式计算得出的，相关公式在datasheet中已经贴出了，还给了样本数据（公式挺复杂的，建议先把公式抄到程序中，然后用样本数据传进去，测试一遍结果对不对，保证公式没抄错）。
数据处理中有个坑，请注意，就是读取补偿值数据的时候，下图的数据存储位是LSB/MSB，即数据是反过来存储的，低位字节在前，高位字节在后，所以处理数据的时候要注意，具体可以见我的代码中bmp280_MultipleReadTwo()函数：

公式的话，datasheet中也很模糊，就贴了一张自己代码中的，配合datasheet中的图片，凑合看吧：

long bmp280_GetValue(void)
{long adc_T;long adc_P;long var1, var2, t_fine, T, p;adc_T = bmp280_MultipleReadThree(BMP280_TEMP_ADDR);adc_P = bmp280_MultipleReadThree(BMP280_PRESS_ADDR);if(adc_P == 0){return 0;}//Temperaturevar1 = (((double)adc_T)/16384.0-((double)dig_T1)/1024.0)*((double)dig_T2);var2 = ((((double)adc_T)/131072.0-((double)dig_T1)/8192.0)*(((double)adc_T)/131072.0-((double)dig_T1)/8192.0))*((double)dig_T3);t_fine = (unsigned long)(var1+var2);T = (var1+var2)/5120.0;//Pressurevar1 = ((double)t_fine/2.0)-64000.0;var2 = var1*var1*((double)dig_P6)/32768.0;var2 = var2 +var1*((double)dig_P5)*2.0;var2 = (var2/4.0)+(((double)dig_P4)*65536.0);var1 = (((double)dig_P3)*var1*var1/524288.0+((double)dig_P2)*var1)/524288.0;var1 = (1.0+var1/32768.0)*((double)dig_P1);p = 1048576.0-(double)adc_P;p = (p-(var2/4096.0))*6250.0/var1;var1 = ((double)dig_P9)*p*p/2147483648.0;var2 = p*((double)dig_P8)/32768.0;p = p+(var1+var2+((double)dig_P7))/16.0;return p;
}

测量的基本流程

初始化
包括I2C初始化（和传感器通信用），串口初始化（和上位机通信用，查看数据），传感器初始化，两个通信协议就不说了，不会的童鞋可以先去看看相关教程，下面主要说说传感器初始化：
1. 数据全部清零：写数据0xB6到地址0xE0；
2. 读芯片ID：读地址0xD0；
3. 设置测量控制寄存器：写数据0xFF到地址0xF4（测量数据位20Bit，Normal Mode）；
4. 设置配置寄存器：写数据0x00到地址0xF5（测量间隔时间0.5ms，滤波器我没仔细看，感兴趣童鞋自己研究）；
5. 读取补偿值数据
I2C循环读取传感器参数，代入公式计算获得结果，并且将结果通过串口输出到上位机。

STC8A8K64S4A12单片机程序（51单片机，STM32等改一下就行了）

注意串口通信引脚用的RXD：P3.0，TXD：P3.1（波特率9600，8位数据位，1位停止位，无奇偶校验位），I2C引脚用的SCL：P1.5，SDA：P1.4，芯片供电电源用的3.3V。

#include "intrins.h"
#include "stc8.h"#define BMP280_ADDR         0xec
#define BMP280_TEMP_ADDR    0xfa
#define BMP280_PRESS_ADDR   0xf7unsigned short dig_T1;
short dig_T2;
short dig_T3;
unsigned short dig_P1;
short dig_P2;
short dig_P3;
short dig_P4;
short dig_P5;
short dig_P6;
short dig_P7;
short dig_P8;
short dig_P9;#define FOSC    11059200UL
#define BRT     (256 - FOSC / 9600 / 32)
bit Uart1_BusyFlag;
char bufferPtr;
char Uart1Buffer[16];void delay_ms(int x)
{unsigned char i, j;while(x-- > 0){i = 15;j = 90;do{while (--j);} while (--i);}
}void Uart1Int() interrupt 4 using 1
{if(TI){TI = 0;Uart1_BusyFlag = 0;}if(RI){RI = 0;Uart1Buffer[bufferPtr++] = SBUF;}
}void Uart1Init()
{SCON = 0x50;TMOD = 0x20;TL1 = BRT;TH1 = BRT;AUXR = 0x40;TR1 = 1;bufferPtr = 0;Uart1_BusyFlag = 0;
}void Uart1SendByte(char dat)
{while(Uart1_BusyFlag);Uart1_BusyFlag = 1;SBUF = dat;
}void Uart1SendStr(char *p)
{while(*p){Uart1SendByte(*p++);}
}void I2C_Wait()
{while(!(I2CMSST & 0x40));//Uart1SendStr("i2c wait...\r\n");I2CMSST &= ~0x40;
}void I2C_Start()
{I2CMSCR = 0x01;I2C_Wait();
}void I2C_SendData(char dat)
{I2CTXD = dat;I2CMSCR = 0x02;I2C_Wait();
}void I2C_RecvACK()
{I2CMSCR = 0x03;I2C_Wait();
}char I2C_RecvData()
{I2CMSCR = 0x04;I2C_Wait();return(I2CRXD);
}void I2C_SendACK()
{I2CMSST = 0x00;I2CMSCR = 0x05;I2C_Wait();
}void I2C_SendNAK()
{I2CMSST = 0x01;I2CMSCR = 0x05;I2C_Wait();
}void I2C_Stop()
{I2CMSCR = 0x06;I2C_Wait();
}void I2C_Init()
{P_SW2 = 0x80;I2CCFG = 0xe0;I2CMSST = 0x00;
}void printHex(unsigned char i)
{unsigned char j;for(j = 0;j < 8;j++){if(j == 4){Uart1SendByte(' ');}if(i & 0x80){Uart1SendByte('1');}else{Uart1SendByte('0');}i <<= 1;}Uart1SendByte(' ');
}unsigned char bmp280_ReadByte(unsigned char addr)
{unsigned char temp;I2C_Start();I2C_SendData(BMP280_ADDR);I2C_RecvACK();I2C_SendData(addr);I2C_RecvACK();I2C_Start();I2C_SendData(BMP280_ADDR + 1);I2C_RecvACK();temp = I2C_RecvData();I2C_SendNAK();I2C_Stop();return temp;
}void bmp280_WriteByte(unsigned char addr, unsigned char dat)
{I2C_Start();I2C_SendData(BMP280_ADDR);I2C_RecvACK();I2C_SendData(addr);I2C_RecvACK();I2C_SendData(dat);I2C_RecvACK();I2C_Stop();
}long bmp280_MultipleReadThree(unsigned char addr)
{unsigned char msb, lsb, xlsb;long temp = 0;msb = bmp280_ReadByte(addr);lsb = bmp280_ReadByte(addr + 1);xlsb = bmp280_ReadByte(addr + 2);temp = (long)(((unsigned long)msb << 12)|((unsigned long)lsb << 4)|((unsigned long)xlsb >> 4));return temp;
}short bmp280_MultipleReadTwo(unsigned char addr)
{unsigned char msb, lsb;short temp = 0;lsb = bmp280_ReadByte(addr);msb = bmp280_ReadByte(addr + 1);temp = (short)msb << 8;temp |= (short)lsb;return temp;
}void bmp280_Init(void)
{unsigned char temp = 0;//状态全部清零bmp280_WriteByte(0xe0, 0xb6);//读取ID的时候不知道为啥读不出来了，索性跳过去了
//  temp = bmp280_ReadByte(0xd0);
//  if(temp == 0x58)
//      Uart1SendStr("bmp280 id is right...\r\n");
//  else
//      Uart1SendStr("bmp280 id is error...\r\n");bmp280_WriteByte(0xf4, 0xff);bmp280_WriteByte(0xf5, 0x00);dig_T1 = bmp280_MultipleReadTwo(0x88);dig_T2 = bmp280_MultipleReadTwo(0x8A);dig_T3 = bmp280_MultipleReadTwo(0x8C);dig_P1 = bmp280_MultipleReadTwo(0x8E);dig_P2 = bmp280_MultipleReadTwo(0x90);dig_P3 = bmp280_MultipleReadTwo(0x92);dig_P4 = bmp280_MultipleReadTwo(0x94);dig_P5 = bmp280_MultipleReadTwo(0x96);dig_P6 = bmp280_MultipleReadTwo(0x98);dig_P7 = bmp280_MultipleReadTwo(0x9A);dig_P8 = bmp280_MultipleReadTwo(0x9C);dig_P9 = bmp280_MultipleReadTwo(0x9E);delay_ms(200);
}//  dig_T1 = 27504;
//  dig_T2 = 26435;
//  dig_T3 = -1000;
//  dig_P1 = 36477;
//  dig_P2 = -10685;
//  dig_P3 = 3024;
//  dig_P4 = 2855;
//  dig_P5 = 140;
//  dig_P6 = -7;
//  dig_P7 = 15500;
//  dig_P8 = -14600;
//  dig_P9 = 6000;
//  adc_T = 519888;
//  adc_P = 415148;long bmp280_GetValue(void)
{long adc_T;long adc_P;long var1, var2, t_fine, T, p;adc_T = bmp280_MultipleReadThree(BMP280_TEMP_ADDR);adc_P = bmp280_MultipleReadThree(BMP280_PRESS_ADDR);if(adc_P == 0){return 0;}//Temperaturevar1 = (((double)adc_T)/16384.0-((double)dig_T1)/1024.0)*((double)dig_T2);var2 = ((((double)adc_T)/131072.0-((double)dig_T1)/8192.0)*(((double)adc_T)/131072.0-((double)dig_T1)/8192.0))*((double)dig_T3);t_fine = (unsigned long)(var1+var2);T = (var1+var2)/5120.0;var1 = ((double)t_fine/2.0)-64000.0;var2 = var1*var1*((double)dig_P6)/32768.0;var2 = var2 +var1*((double)dig_P5)*2.0;var2 = (var2/4.0)+(((double)dig_P4)*65536.0);var1 = (((double)dig_P3)*var1*var1/524288.0+((double)dig_P2)*var1)/524288.0;var1 = (1.0+var1/32768.0)*((double)dig_P1);p = 1048576.0-(double)adc_P;p = (p-(var2/4096.0))*6250.0/var1;var1 = ((double)dig_P9)*p*p/2147483648.0;var2 = p*((double)dig_P8)/32768.0;p = p+(var1+var2+((double)dig_P7))/16.0;return p;
}void main()
{long temp;unsigned char u8;I2C_Init();Uart1Init();bmp280_Init();ES = 1;EA = 1;while(1){temp = bmp280_GetValue();Uart1SendStr("test : ");u8 = (temp >> 24) & 0xff;printHex(u8);u8 = (temp >> 16) & 0xff;printHex(u8);u8 = (temp >> 8) & 0xff;printHex(u8);u8 = (temp) & 0xff;printHex(u8);Uart1SendStr("\r\n\r\n\r\n");delay_ms(500);}
}