STM32 BMP280模块 获取气压温度高度传感器数据 TFT显示
STM32 BMP280模块 获取气压温度高度传感器数据 TFT显示
简介
BMP280是博世最新推出的数字气压传感器，具有卓越的性能和低廉的价格，相对精度为±0.12 hPa（相当于±1米），传感器功耗仅有2.7μA，包括压力和温度测量功能。
气压传感器支持SPI和IIC通信接口，相比上一代的BMP180，精度已有相当大的提升，非常适合应用于低成本的多旋翼飞行器飞行控制器上，价格仅有目前流行的MS5611的四分之一。
传感器数据获取流程
BMP280的测试启动流程
（1）读取BMP280的id，其值等于0x58。
（2）把补偿寄存器的值都读出来。
（3）对BMP280进行reset。
（4）对BMP280的数据采集精度，模式。。。等进行配置。
（5）给点延时，等待数据采集完毕放入寄存器中。
（6）读取寄存器中的采集数据。
工程
1.BMP280.C
2.BMP280.H
BMP280.C
#include "bmp280.h"
//初始化IIC
void BMP_IIC_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
//RCC->APB2ENR|=1<<4;//先使能外设IO PORTC时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE );
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_12|GPIO_Pin_11;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP ; //推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStructure);
IIC_SCL=1;
IIC_SDA=1;
}
//产生IIC起始信号
void BMP_IIC_Start(void)
{
SDA_OUT(); //sda线输出
IIC_SDA=1;
IIC_SCL=1;
delay_us(4);
IIC_SDA=0; //START:when CLK is high,DATA change form high to low
delay_us(4);
IIC_SCL=0; //钳住I2C总线，准备发送或接收数据
}
//产生IIC停止信号
void BMP_IIC_Stop(void)
{
SDA_OUT(); //sda线输出
IIC_SCL=0;
IIC_SDA=0; //STOP:when CLK is high DATA change form low to high
delay_us(4);
IIC_SCL=1;
IIC_SDA=1; //发送I2C总线结束信号
delay_us(4);
}
//等待应答信号到来
//返回值：1，接收应答失败
// 0，接收应答成功
u8 BMP_IIC_Wait_Ack(void)
{
u8 ucErrTime=0;
SDA_IN(); //SDA设置为输入
IIC_SDA=1;delay_us(1);
IIC_SCL=1;delay_us(1);
while(READ_SDA)
{
ucErrTime++;
if(ucErrTime>250)
{
BMP_IIC_Stop();
return 1;
}
}
IIC_SCL=0; //时钟输出0
return 0;
}
//产生ACK应答
void BMP_IIC_Ack(void)
{
IIC_SCL=0;
SDA_OUT();
IIC_SDA=0;
delay_us(2);
IIC_SCL=1;
delay_us(2);
IIC_SCL=0;
}
//不产生ACK应答
void BMP_IIC_NAck(void)
{
IIC_SCL=0;
SDA_OUT();
IIC_SDA=1;
delay_us(2);
IIC_SCL=1;
delay_us(2);
IIC_SCL=0;
}
//IIC发送一个字节
//返回从机有无应答
//1，有应答
//0，无应答
void BMP_IIC_Send_Byte(u8 txd)
{
u8 t;
SDA_OUT();
IIC_SCL=0; //拉低时钟开始数据传输
for(t=0;t<8;t++)
{
IIC_SDA=(txd&0x80)>>7;
txd<<=1;
delay_us(2); //对TEA5767这三个延时都是必须的
IIC_SCL=1;
delay_us(2);
IIC_SCL=0;
delay_us(2);
}
}
//读1个字节，ack=1时，发送ACK，ack=0，发送nACK
u8 BMP_IIC_Read_Byte(unsigned char ack)
{
unsigned char i,receive=0;
SDA_IN(); //SDA设置为输入
for(i=0;i<8;i++ )
{
IIC_SCL=0;
delay_us(2);
IIC_SCL=1;
receive<<=1;
if(READ_SDA)receive++;
delay_us(1);
}
if (!ack)
BMP_IIC_NAck(); //发送nACK
else
BMP_IIC_Ack(); //发送ACK
return receive;
}
//从指定地址读出一个数据
//ReadAddr:开始读数的地址
//返回值 :读到的数据
u8 BMP_iicDevReadByte(u8 devaddr,u8 addr)
{
u8 temp=0;
BMP_IIC_Start();
BMP_IIC_Send_Byte(devaddr); //发送器件写命令
BMP_IIC_Wait_Ack();
BMP_IIC_Send_Byte(addr); //发送低地址
BMP_IIC_Wait_Ack();
BMP_IIC_Start();
BMP_IIC_Send_Byte(devaddr|1); //发送器件读命令
BMP_IIC_Wait_Ack();
temp=BMP_IIC_Read_Byte(0);
BMP_IIC_Stop(); //产生一个停止条件
return temp;
}
//连续读多个字节
//addr:起始地址
//rbuf:读数据缓存
//len:数据长度
void BMP_iicDevRead(u8 devaddr,u8 addr,u8 len,u8 *rbuf)
{
int i=0;
BMP_IIC_Start();
BMP_IIC_Send_Byte(devaddr);
BMP_IIC_Wait_Ack();
BMP_IIC_Send_Byte(addr); //地址自增
BMP_IIC_Wait_Ack();
BMP_IIC_Start();
BMP_IIC_Send_Byte(devaddr|1);
BMP_IIC_Wait_Ack();
for(i=0; i<len; i++)
{
if(i==len-1)
{
rbuf[i]=BMP_IIC_Read_Byte(0); //最后一个字节不应答
}
else
rbuf[i]=BMP_IIC_Read_Byte(1);
}
BMP_IIC_Stop( );
}
//从指定地址写入一个数据
//WriteAddr :写入数据的目的地址
//DataToWrite:要写入的数据
void BMP_iicDevWriteByte(u8 devaddr,u8 addr,u8 data)
{
BMP_IIC_Start();
BMP_IIC_Send_Byte(devaddr); //发送器件写命令
BMP_IIC_Wait_Ack();
BMP_IIC_Send_Byte(addr); //发送低地址
BMP_IIC_Wait_Ack();
BMP_IIC_Send_Byte(data); //发送字节
BMP_IIC_Wait_Ack();
BMP_IIC_Stop(); //产生一个停止条件
}
//连续写多个字节
//addr:起始地址
//wbuf:写数据缓存
//len:数据的长度
void BMP_iicDevWrite(u8 devaddr,u8 addr,u8 len,u8 *wbuf)
{
int i=0;
BMP_IIC_Start();
BMP_IIC_Send_Byte(devaddr);
BMP_IIC_Wait_Ack();
BMP_IIC_Send_Byte(addr); //地址自增
BMP_IIC_Wait_Ack();
for(i=0; i<len; i++)
{
BMP_IIC_Send_Byte(wbuf[i]);
BMP_IIC_Wait_Ack();
}
BMP_IIC_Stop( );
}
/*bmp280 气压和温度过采样 工作模式*/
#define BMP280_PRESSURE_OSR (BMP280_OVERSAMP_8X)
#define BMP280_TEMPERATURE_OSR (BMP280_OVERSAMP_16X)
#define BMP280_MODE (BMP280_PRESSURE_OSR<<2|BMP280_TEMPERATURE_OSR<<5|BMP280_NORMAL_MODE)
typedef struct
{
u16 dig_T1; /* calibration T1 data */
s16 dig_T2; /* calibration T2 data */
s16 dig_T3; /* calibration T3 data */
u16 dig_P1; /* calibration P1 data */
s16 dig_P2; /* calibration P2 data */
s16 dig_P3; /* calibration P3 data */
s16 dig_P4; /* calibration P4 data */
s16 dig_P5; /* calibration P5 data */
s16 dig_P6; /* calibration P6 data */
s16 dig_P7; /* calibration P7 data */
s16 dig_P8; /* calibration P8 data */
s16 dig_P9; /* calibration P9 data */
s32 t_fine; /* calibration t_fine data */
} bmp280Calib;
bmp280Calib bmp280Cal;
static u8 bmp280ID=0;
static bool isInit=false;
static s32 bmp280RawPressure=0;
static s32 bmp280RawTemperature=0;
static void bmp280GetPressure(void);
static void presssureFilter(float* in,float* out);
static float bmp280PressureToAltitude(float* pressure/*, float* groundPressure, float* groundTemp*/);
bool bmp280Init(void)
{
if (isInit)
return true;
BMP_IIC_Init(); /*初始化I2C*/
delay_ms(20);
bmp280ID=BMP_iicDevReadByte(BMP280_ADDR,BMP280_CHIP_ID); /* 读取bmp280 ID*/
if(bmp280ID==BMP280_DEFAULT_CHIP_ID)
printf("BMP280 ID IS: 0x%X\n",bmp280ID);
else
return false;
/* 读取校准数据 */
BMP_iicDevRead(BMP280_ADDR,BMP280_TEMPERATURE_CALIB_DIG_T1_LSB_REG,24,(u8 *)&bmp280Cal);
BMP_iicDevWriteByte(BMP280_ADDR,BMP280_CTRL_MEAS_REG,BMP280_MODE);
BMP_iicDevWriteByte(BMP280_ADDR,BMP280_CONFIG_REG,5<<2); /*配置IIR滤波*/
// printf("BMP280 Calibrate Registor Are: \r\n");
// for(i=0;i<24;i++)
// printf("Registor %2d: 0x%X\n",i,p[i]);
isInit=true;
return true;
}
static void bmp280GetPressure(void)
{
u8 data[BMP280_DATA_FRAME_SIZE];
// read data from sensor
BMP_iicDevRead(BMP280_ADDR,BMP280_PRESSURE_MSB_REG,BMP280_DATA_FRAME_SIZE,data);
bmp280RawPressure=(s32)((((uint32_t)(data[0]))<<12)|(((uint32_t)(data[1]))<<4)|((uint32_t)data[2]>>4));
bmp280RawTemperature=(s32)((((uint32_t)(data[3]))<<12)|(((uint32_t)(data[4]))<<4)|((uint32_t)data[5]>>4));
}
// Returns temperature in DegC, resolution is 0.01 DegC. Output value of "5123" equals 51.23 DegC
// t_fine carries fine temperature as global value
static s32 bmp280CompensateT(s32 adcT)
{
s32 var1,var2,T;
var1=((((adcT>>3)-((s32)bmp280Cal.dig_T1<<1)))*((s32)bmp280Cal.dig_T2))>>11;
var2=(((((adcT>>4)-((s32)bmp280Cal.dig_T1))*((adcT>>4)-((s32)bmp280Cal.dig_T1)))>>12)*((s32)bmp280Cal.dig_T3))>>14;
bmp280Cal.t_fine=var1+var2;
T=(bmp280Cal.t_fine*5+128)>>8;
return T;
}
// Returns pressure in Pa as unsigned 32 bit integer in Q24.8 format (24 integer bits and 8 fractional bits).
// Output value of "24674867" represents 24674867/256 = 96386.2 Pa = 963.862 hPa
static uint32_t bmp280CompensateP(s32 adcP)
{
int64_t var1,var2,p;
var1=((int64_t)bmp280Cal.t_fine)-128000;
var2=var1*var1*(int64_t)bmp280Cal.dig_P6;
var2=var2+((var1*(int64_t)bmp280Cal.dig_P5)<<17);
var2=var2+(((int64_t)bmp280Cal.dig_P4)<<35);
var1=((var1*var1*(int64_t)bmp280Cal.dig_P3)>>8)+((var1*(int64_t)bmp280Cal.dig_P2)<<12);
var1=(((((int64_t)1)<<47)+var1))*((int64_t)bmp280Cal.dig_P1)>>33;
if (var1==0)
return 0;
p=1048576-adcP;
p=(((p<<31)-var2)*3125)/var1;
var1=(((int64_t)bmp280Cal.dig_P9)*(p>>13)*(p>>13))>>25;
var2=(((int64_t)bmp280Cal.dig_P8)*p)>>19;
p=((p+var1+var2)>>8)+(((int64_t)bmp280Cal.dig_P7)<<4);
return(uint32_t)p;
}
#define FILTER_NUM 5
#define FILTER_A 0.1f
/*限幅平均滤波法*/
static void presssureFilter(float* in,float* out)
{
static u8 i=0;
static float filter_buf[FILTER_NUM]={0.0};
double filter_sum=0.0;
u8 cnt=0;
float deta;
if(filter_buf[i]==0.0f)
{
filter_buf[i]=*in;
*out=*in;
if(++i>=FILTER_NUM)
i=0;
}
else
{
if(i)
deta=*in-filter_buf[i-1];
else
deta=*in-filter_buf[FILTER_NUM-1];
if(fabs(deta)<FILTER_A)
{
filter_buf[i]=*in;
if(++i>=FILTER_NUM)
i=0;
}
for(cnt=0;cnt<FILTER_NUM;cnt++)
{
filter_sum+=filter_buf[cnt];
}
*out=filter_sum /FILTER_NUM;
}
}
void bmp280GetData(float* pressure,float* temperature,float* asl)
{
static float t;
static float p;
bmp280GetPressure();
t=bmp280CompensateT(bmp280RawTemperature)/100.0;
p=bmp280CompensateP(bmp280RawPressure)/25600.0;
presssureFilter(&p,pressure);
*temperature=(float)t; /*单位度*/
// *pressure=(float)p ; /*单位hPa*/
*asl=bmp280PressureToAltitude(pressure); /*转换成海拔*/
}
#define CONST_PF 0.1902630958 //(1/5.25588f) Pressure factor
#define FIX_TEMP 25 // Fixed Temperature. ASL is a function of pressure and temperature, but as the temperature changes so much (blow a little towards the flie and watch it drop 5 degrees) it corrupts the ASL estimates.
// TLDR: Adjusting for temp changes does more harm than good.
/*
* Converts pressure to altitude above sea level (ASL) in meters
*/
static float bmp280PressureToAltitude(float* pressure/*, float* groundPressure, float* groundTemp*/)
{
if (*pressure>0)
{
return((pow((1015.7f/ *pressure),CONST_PF)-1.0f)*(FIX_TEMP+273.15f))/0.0065f;
}
else
{
return 0;
}
}
BMP280.H
#ifndef __BMP280_H
#define __BMP280_H
#include "sys.h"
#include "stdbool.h"
#include MAIN.C
/**
************************************* Copyright ******************************
*
* FileName : main.c
* Version : v1.0
* Author : dele
* Date : 2022-01-06
******************************************************************************
*/
//--------------------------------------------------------------------------------------------------
// 包含的系统外设头文件 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9
//--------------------------------------------------------------------------------------------------
#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "USART.H"
#include "timer.h"
#include "adc.h"
#include 效果
