STM32应用实例八:与多台MS5803压力传感器I2C通讯
MS5803压力传感器支持SPI和I2C总线通讯,拥有24位AD转换。能够同时获得压力值和温度值,其中压力测量范围为10-1100mbar,温度的测量范围是-40-85摄氏度。各引脚功能及参数如下:
传感器内部结构图如下:
通讯协议的选择通过PS引脚来设置:
PS引脚电位 |
通讯模式 |
使用的引脚 |
高电平 |
I2C |
SDA, SCL, CSB |
低电平 |
SPI |
SDI, SDO, SCLK, CSB |
在SPI模式下,SCLK作为外部输入时钟,SDI作为串行数据输入,支持Mode0和Mode3的时钟极性和相位。传感器的响应数据输出为SDO引脚,片选信号为CSB引脚。界限示意图如下:
在I2C模式下,SCLK为外部串行时钟输入,SDA位串行数据通讯。CSB引脚作为地只选择,可以链接到VDD或者GND,这也意味着MS5803可以在一条I2C总线接两个设备。在CSP接高电平时,地址为0x76(1110110 b),而CSB接低电平时,地址为0x77 (1110111 b)这个地址是高七位,最后以为有读写命令来决定。实现写命令时,最后一位为0,实现读命令时,最后一位为1。
MS5803拥有5个基本命令:复位、读取出厂校准值、数据1转换(压力值数据)、数据2转换(温度值数据)和读取ADC的转换结果。具体分配如下:
因为MS5803的地址位仅有1位是可以设定的,所以一条I2C总线最多只能挂2个MS5803模块。为了让程序具有较好的可移植性,我们在便写程序时不使用对硬件的直接操作,而采用函数指针来操作,所以我们定义了:
/*向MS5803下发指令,指令格式均为1个字节*/
typedef void (*WriteCommandToMS5803Type)(uint8_t deviceAddress,uint8_t command);
/*从MS5803读取多个字节数据的值*/
typedef void (*ReadBytesFromMS5803Type)(uint8_t deviceAddress,uint8_t *pData,uint16_t bytesNum);
以上两个函数指针来实现针对硬件的读写操作。接下来我们开始编写代码。
(1)复位操作
复位操作的数据流如下图所示,只需要发送一条命令就可完成:
/*复位MS5803操作*/ void ResetForMS5803(uint8_t deviceAddress,WriteCommandToMS5803Type WriteCommandToMS5803) { uint8_t command=COMMAND_RESET; /*下发复位命令*/ WriteCommandToMS5803(deviceAddress,command); }
(2)读取校准值
校准值是出厂时厂家校准的各种系数,每台设备都有差异,是固定不变的,只需要一次读取就可以了,共有6个系数,均为16为整数。首先发送读系数的命令,然后读取就可以了,每次读取1个,分6次读取。过程数据流如下图所示:
/*从MS5803的PROM中读取校准数据*/ void GetCalibrationData(uint8_t deviceAddress,uint16_t *caliPara,WriteCommandToMS5803Type WriteCommandToMS5803,ReadBytesFromMS5803Type ReadBytesFromMS5803) { /*C1压力灵敏度*/ caliPara[]=ReadPromFromMS5803(deviceAddress,COMMAND_PROM_READ_C1,WriteCommandToMS5803,ReadBytesFromMS5803); /*C2压力补偿值*/ caliPara[]=ReadPromFromMS5803(deviceAddress,COMMAND_PROM_READ_C2,WriteCommandToMS5803,ReadBytesFromMS5803); /*C3压力灵敏度温度系数*/ caliPara[]=ReadPromFromMS5803(deviceAddress,COMMAND_PROM_READ_C3,WriteCommandToMS5803,ReadBytesFromMS5803); /*C4压力补偿温度系数*/ caliPara[]=ReadPromFromMS5803(deviceAddress,COMMAND_PROM_READ_C4,WriteCommandToMS5803,ReadBytesFromMS5803); /*C5参考温度*/ caliPara[]=ReadPromFromMS5803(deviceAddress,COMMAND_PROM_READ_C5,WriteCommandToMS5803,ReadBytesFromMS5803); /*C6温度传感器温度系数*/ caliPara[]=ReadPromFromMS5803(deviceAddress,COMMAND_PROM_READ_C6,WriteCommandToMS5803,ReadBytesFromMS5803); }
(3)读取转换值
读取转换结果值是我们的目的,可以读取温度和压力两个量,不过一次只能读一个。首先发送命令设定采集压力还是温度,并设定精度。然后发送读取的命令,最后读取对应的值。再使用校准系数计算出最终的物理值。
/*获取转换值,包括温度和压力*/ void GetConversionValue(uint8_t deviceAddress,float *pPres,float *pTemp,uint16_t *caliPara,uint16_t *semaphore,WriteCommandToMS5803Type WriteCommandToMS5803,ReadBytesFromMS5803Type ReadBytesFromMS5803) { uint16_t senst1; //C1压力灵敏度 uint16_t offt1; //C2压力补偿值 uint16_t tcs; //C3压力灵敏度温度系数 uint16_t tco; //C4压力补偿温度系数 uint16_t tref; //C5参考温度 uint16_t tempsens; //C6温度传感器温度系数 /*从MS5803的PROM中读取校准数据*/ if(*semaphore>) { GetCalibrationData(deviceAddress,caliPara,WriteCommandToMS5803,ReadBytesFromMS5803); *semaphore=*semaphore-; } senst1=caliPara[]; offt1=caliPara[]; tcs=caliPara[]; tco=caliPara[]; tref=caliPara[]; tempsens=caliPara[]; uint32_t digitalPressureValue; uint32_t digitalTemperatureValue; /*读取压力数据*/ digitalPressureValue=ReadConversionFromMS5803(deviceAddress,COMMAND_CONVERTD1OSR4096,WriteCommandToMS5803,ReadBytesFromMS5803); Delayms(); /*读取温度数据*/ digitalTemperatureValue=ReadConversionFromMS5803(deviceAddress,COMMAND_CONVERTD2OSR4096,WriteCommandToMS5803,ReadBytesFromMS5803); /*对温度进行一阶修正*/ int32_t dT; int32_t temp; dT=digitalTemperatureValue-tref*; temp=(int32_t)(+dT*tempsens/pow(,)); /*对压力进行一阶修正*/ int64_t off; int64_t sens; int32_t pres; off=(int64_t)(offt1*pow(,)+(tco*dT)/pow(,)); sens=(int64_t)(senst1*pow(,)+(tcs*dT)/pow(,)); pres=(int32_t)((digitalPressureValue*sens/pow(,)-off)/pow(,)); /*对温度和压力进行二阶修正*/ int64_t ti=; int64_t offi=; int64_t sensi=; int64_t off2=; int64_t sens2=; if(temp<) { ti=(int64_t)(*dT*dT/pow(,)); offi=(int64_t)(*(temp-)*(temp-)/pow(,)); sensi=(int64_t)(*(temp-)*(temp-)/pow(,)); off2=off-offi; sens2=sens-sensi; temp=temp-(int32_t)ti; pres=(int32_t)((digitalPressureValue*sens2/pow(,)-off2)/pow(,)); } if((-<=temp)&&(temp<=)) { *pTemp=(float)temp/100.0; } if((<=pres)&&(pres<=)) { *pPres=(float)pres/100.0; } }
最终在STM32的I2C接口实现通讯时,实现2个WriteCommandToMS5803Type(uint8_t deviceAddress,uint8_t command);和ReadBytesFromMS5803Type(uint8_t deviceAddress,uint8_t *pData,uint16_t bytesNum);函数并调用就可以了,换做其他的平台也只需要重写这两个函数就能实现通讯了。
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