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需要測(cè)量大氣壓力、溫度和海拔高度的朋友可以玩玩BMP180這個(gè)傳感器。
這款傳感器出自博世，應(yīng)用非常廣泛。
實(shí)現(xiàn)目標(biāo)
所需工具及環(huán)境
所用模塊
Keil 5
STM32F103RET6核心板（本平臺(tái)自制專(zhuān)用核心板）
面包板及少許杜邦線
本文素材
公眾號(hào)后臺(tái)回復(fù)關(guān)鍵字“BMP180”，獲取本模塊的STM32代碼及BMP180的芯片手冊(cè)。
傳感器簡(jiǎn)介
BMP180是Bosch Sensortec的一種高精度數(shù)字氣壓和溫度傳感器，使用BMP180可以測(cè)量環(huán)境溫度、壓力和高度。BMP180是超低功耗，低電壓的電子元件，經(jīng)過(guò)優(yōu)化，具有高精度和高穩(wěn)定性，適用于移動(dòng)電話，PDA，GPS導(dǎo)航設(shè)備和戶外設(shè)備。
它由壓阻傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器，帶E2PROM和串行I2C接口的控制單元組成。
BMP180提供未補(bǔ)償?shù)脑級(jí)毫χ岛蜏囟戎?，在E2PROM中存儲(chǔ)了176位的校準(zhǔn)參數(shù)，使用這些參數(shù)可以補(bǔ)償傳感器的偏移量、溫度依賴(lài)性等參數(shù)。
傳感器特點(diǎn)
BOSCH BMP180是測(cè)量壓力和海拔高度最常用的傳感器之一。該模塊的特點(diǎn)如下：
壓力測(cè)量范圍為300至1100hPa（海拔9000米 ~ -500米）
芯片電壓1.8V~3.6V（VDDA），1.62V~3.6V（VDD），模塊的VIN輸入5V（3.3V亦可）
高精度：低功耗模式下，分辨率為0.06hPa（0.5米），高線性模式下，分辨率為0.03hPa（0.25米）
低功耗（標(biāo)準(zhǔn)模式下為5μA）
內(nèi)部溫度傳感器，精度為0.5°C
支持I2C協(xié)議進(jìn)行通信
溫度補(bǔ)償，完全校準(zhǔn)
注意：1Pa=0.01hPa=0.01mbar 。
應(yīng)用場(chǎng)景
- GPS精準(zhǔn)導(dǎo)航（航位推算，上下橋檢測(cè)等）航模等一些需要高度數(shù)據(jù)的場(chǎng)合天氣預(yù)報(bào)垂直速度指示（上升/下沉速度）
接線圖
實(shí)物圖
具體接線圖
在myiic.h文件中，具體引腳定義如下：
#define IIC_SCL PAout(6) //SCL
#define IIC_SDA PAout(7) //輸出SDA
#define READ_SDA PAin(7) //輸入SDA
測(cè)量流程
具體實(shí)現(xiàn)
基礎(chǔ)源碼
寫(xiě)入數(shù)據(jù)
寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)序
開(kāi)始測(cè)量溫度值UT和壓力值UP的時(shí)序圖如下所示。
在啟動(dòng)后，主機(jī)發(fā)送器件地址，寄存器地址和控制寄存器數(shù)據(jù)。BMP180每接收8個(gè)數(shù)據(jù)位發(fā)送一個(gè)確認(rèn)（ACKS）。主機(jī)在最后一次ACKS后發(fā)送停止。
設(shè)備地址
寫(xiě)操作對(duì)應(yīng)地址0XEE（write）
讀操作對(duì)應(yīng)地址0XEF（read）
相關(guān)寄存器
開(kāi)始溫度和壓力測(cè)量的寄存器地址為：0xF4；
寄存器0xF4的bit5為Sco，開(kāi)始測(cè)量位，當(dāng)該位為“1”的時(shí)候，數(shù)據(jù)正在轉(zhuǎn)換，當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束的時(shí)候該位為“0”；
寄存器0xF4的bit6~bit7為Oss，用于控制壓力測(cè)量的過(guò)采樣率， (00b: single,01b: 2 times, 10b: 4 times, 11b: 8 times).
軟件復(fù)位寄存器為：0xE0，如果該寄存器寫(xiě)入0xB6，則完成BMP180的軟件復(fù)位；
芯片ID寄存器為：0xD0，該值固定為0x55，讀出該值可以用于判斷I2C總線通訊是否正常。
多個(gè)字節(jié)的讀取
測(cè)量溫度和壓力
啟動(dòng)溫度和壓力測(cè)量的寄存器：0xF4，可以寫(xiě)入如下值：
測(cè)量溫度
由上表我們可以知道，要想測(cè)量溫度，需要往0xF4寄存器，寫(xiě)入值0x2E，即開(kāi)啟溫度測(cè)量，延時(shí)之后，讀取0xF6寄存器的值即可求得溫度值。
//從BMP180讀取未修正的溫度
long BMP_Read_UT(void)
{
long temp = 0;
BMP_WriteOneByte(0xF4,0x2E);
delay_ms(5);
temp = (long)BMP_ReadTwoByte(0xF6);
return temp;
}
測(cè)量壓力
由上表我們可以知道，要想測(cè)量壓力，需要往0xF4寄存器，寫(xiě)入值0x34（oss值不同，此值不同），即開(kāi)啟壓力測(cè)量過(guò)程，延時(shí)之后，讀取0xF6寄存器的值即可求得壓力值。
//從BMP180讀取未修正的大氣壓
long BMP_Read_UP(void)
{
long pressure = 0;
BMP_WriteOneByte(0xF4,0x34);
delay_ms(5);
pressure = (long)BMP_ReadTwoByte(0xF6);
pressure &= 0x0000FFFF;
return pressure;
}
校準(zhǔn)系數(shù) Calibration coefficients
上面得到的溫度值和壓力值是未經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)的值，如果要想得到相對(duì)準(zhǔn)確的值，需要經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)，校準(zhǔn)系數(shù)保存在E2PROM中。
BMP180中有一個(gè)176位的E2PROM，它被劃分為11個(gè)字（WORD），每個(gè)字16位，對(duì)應(yīng)11個(gè)校準(zhǔn)系數(shù)，每個(gè)傳感器模塊都有單獨(dú)的系數(shù)，在第一次計(jì)算溫度和壓力時(shí)，主機(jī)讀取E2PROM數(shù)據(jù)，通過(guò)讀取的值，看是否存在值為0x0000或者0XFFFF的字，可以判斷數(shù)據(jù)通訊是否正常。
根據(jù)上圖中寄存器的值，獲取校準(zhǔn)系數(shù)的函數(shù)如下，獲得的校準(zhǔn)系數(shù)保存至變量中待用：
//從BMP180的獲取校準(zhǔn)系數(shù)
void BMP_ReadCalibrationData(void)
{
bmp180.AC1 = BMP_ReadTwoByte(0xAA);
bmp180.AC2 = BMP_ReadTwoByte(0xAC);
bmp180.AC3 = BMP_ReadTwoByte(0xAE);
bmp180.AC4 = BMP_ReadTwoByte(0xB0);
bmp180.AC5 = BMP_ReadTwoByte(0xB2);
bmp180.AC6 = BMP_ReadTwoByte(0xB4);
bmp180.B1 = BMP_ReadTwoByte(0xB6);
bmp180.B2 = BMP_ReadTwoByte(0xB8);
bmp180.MB = BMP_ReadTwoByte(0xBA);
bmp180.MC = BMP_ReadTwoByte(0xBC);
bmp180.MD = BMP_ReadTwoByte(0xBE);
}
壓力和溫度的校準(zhǔn)流程
海拔高度的換算
BMP180傳感器提供溫度和壓力的絕對(duì)測(cè)量值，但不提供海拔高度的直接輸出。
由于大氣壓力隨高度升高而降低。
由上圖我們可知，氣壓與海平面的高度具有近似線性的反比，因此如果我們測(cè)量了某地的氣壓，我們可以使用簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)運(yùn)算從海平面計(jì)算海拔高度。
通過(guò)當(dāng)?shù)氐臍庀蠓?wù)中可以得到海平面壓力P0，利用傳感器讀取的壓力P和該海平面壓力P0的值，通過(guò)上面的公式可以計(jì)算傳感器所在位置的高度。
注意：海平面壓力P0的值不是固定的，跟所屬區(qū)域及環(huán)境溫度和天氣情況的變化而變化。
