BMP280氣壓傳感器使用指南

博主最近在調(diào)試 bmp280 氣壓傳感器。

1、前言

BOSCH 出的 BMP280 氣壓傳感器，可以用于測(cè)量氣壓、海拔高度等。 無(wú)人機(jī)一般都會(huì)使用氣壓計(jì)，給飛控定高，還可以做天氣監(jiān)控，因?yàn)闇囟群惋L(fēng)速的變化都會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。

目前已經(jīng)出了 BMP380、BMP390 ，精度更高。

2、傳感器特性

1. 具有數(shù)字 I2C、SPI 串口標(biāo)準(zhǔn)輸出。 (I2C up to 3.4 MHz) (SPI 3 and 4 wire, up to 10 MHz)
2. 封裝 8-pin LGA，2.0 × 2.5 × 0.95mm，小尺寸適用于很多設(shè)備
3. 功耗 2.7μA @ 1 Hz 采樣率
4. 工作溫度 -40 … +85 °C
5. 測(cè)壓范圍 300 … 1100 hPa

典型應(yīng)用

1. 增強(qiáng) GPS 導(dǎo)航（例如，首次修復(fù)改進(jìn)時(shí)間、航位推算、坡度檢測(cè)）
2. 室內(nèi)導(dǎo)航（樓層檢測(cè)、電梯檢測(cè)）
3. 戶(hù)外導(dǎo)航、休閑和體育應(yīng)用
4. 天氣預(yù)報(bào)
5. 醫(yī)療保健應(yīng)用（如肺活量測(cè)定）
6. 垂直速度指示（例如上升/下降速度）

目標(biāo)設(shè)備

1. 手機(jī)、平板電腦、GPS 設(shè)備等手持設(shè)備
2. 導(dǎo)航系統(tǒng)
3. 便攜式醫(yī)療保健設(shè)備
4. 家庭氣象站
5. 飛行玩具
6. 手表

BMP180、BMP280 對(duì)比

3、參考資料

bosch 官網(wǎng)有數(shù)據(jù)手冊(cè)

4、引腳說(shuō)明

一共 8 個(gè) PIN 腳

引腳說(shuō)明

4 線 SPI

3 線 SPI

C1， C2 為 100 nF。

I2C 連接

5、工作模式

1. 睡眠模式
2. 正常模式
3. 強(qiáng)制模式

在睡眠模式下，不進(jìn)行任何測(cè)量。 正常模式包括自動(dòng)在活動(dòng)測(cè)量周期和非活動(dòng)待機(jī)周期之間的永久循環(huán)。 在強(qiáng)制模式下，執(zhí)行單次測(cè)量，測(cè)量完成后傳感器返回睡眠模式。

6、I2C 讀寫(xiě)地址

BMP280 從機(jī)地址是 111011x ，高 6 bit 是固定的，最后一位 x 和一個(gè) PIN 的狀態(tài)有關(guān)系。 如果 SDO 是高，從機(jī)地址是 1110111 (0x77)。 如果 SDO 是低，從機(jī)地址是 1110110 (0x76)。

這個(gè)方案可以使得一路 I2C bus 掛兩個(gè) bmp280，同時(shí)使用。

I2C 寫(xiě)入

I2C 讀取

另外，該器件支持 SPI mode ‘00’ (CPOL = CPHA = ‘0’) and mode ‘11’ (CPOL= CPHA = ‘1’). SPI 支持 4-wire and 3-wire。 詳情參看數(shù)據(jù)手冊(cè)。

7、寄存器

#define BMP280_ADDRESS  0x76  //從設(shè)備地址
#define BMP280_RESET_VALUE  0xB6  //復(fù)位寄存器寫(xiě)入值

#define BMP280_CHIPID_REG       0xD0  /*Chip ID Register */
#define BMP280_RESET_REG        0xE0  /*Softreset Register */
#define BMP280_STATUS_REG       0xF3  /*Status Register */
#define BMP280_CTRLMEAS_REG     0xF4  /*Ctrl Measure Register */
#define BMP280_CONFIG_REG       0xF5  /*Configuration Register */
#define BMP280_PRESSURE_MSB_REG    0xF7  /*Pressure MSB Register */
#define BMP280_PRESSURE_LSB_REG    0xF8  /*Pressure LSB Register */
#define BMP280_PRESSURE_XLSB_REG   0xF9  /*Pressure XLSB Register */
#define BMP280_TEMPERATURE_MSB_REG   0xFA  /*Temperature MSB Reg */
#define BMP280_TEMPERATURE_LSB_REG   0xFB  /*Temperature LSB Reg */
#define BMP280_TEMPERATURE_XLSB_REG  0xFC  /*Temperature XLSB Reg */
//狀態(tài)寄存器轉(zhuǎn)換標(biāo)志
#define BMP280_MEASURING     0x01
#define BMP280_IM_UPDATE     0x08

1. 第一個(gè) chip_id 寄存器。
2. 第二個(gè)復(fù)位寄存器，向 0xE0 寫(xiě) 0xB6 復(fù)位。
3. 狀態(tài)寄存器，兩個(gè)狀態(tài)：一個(gè)是 MEASURING，一個(gè)是 UPDATE。
4. 4 和 5 寄存器用來(lái)設(shè)置它的模式。
5. 最后 6 個(gè)是數(shù)據(jù)寄存器，XLSB 是小數(shù)位的意思，后面用來(lái)浮點(diǎn)轉(zhuǎn)化用。

8、代碼

博主用的是輪詢(xún)?nèi)プx數(shù)據(jù)，大家也可以配置成中斷方式。

初始化部分，主要是讀補(bǔ)償參數(shù)、設(shè)置工作模式、設(shè)置過(guò)采樣參數(shù)等：

BMP280 bmp280_inst;
BMP280* bmp280 = &bmp280_inst;  //這個(gè)全局結(jié)構(gòu)體變量用來(lái)保存存在芯片內(nèi)ROM補(bǔ)償參數(shù)
void Bmp_Init(void)
{
 u8 Lsb,Msb;
 
 /********************接下來(lái)讀出矯正參數(shù)*********************/
 //溫度傳感器的矯正值
 Lsb = BMP280_Read_Byte(BMP280_DIG_T1_LSB_REG);
 Msb = BMP280_Read_Byte(BMP280_DIG_T1_MSB_REG);
 bmp280->T1 = (((u16)Msb)<<8) + Lsb;   //高位加低位
 Lsb = BMP280_Read_Byte(BMP280_DIG_T2_LSB_REG);
 Msb = BMP280_Read_Byte(BMP280_DIG_T2_MSB_REG);
 bmp280->T2 = (((u16)Msb)<<8) + Lsb;  
 Lsb = BMP280_Read_Byte(BMP280_DIG_T3_LSB_REG);
 Msb = BMP280_Read_Byte(BMP280_DIG_T3_MSB_REG);
 bmp280->T3 = (((u16)Msb)<<8) + Lsb;  
 
 //大氣壓傳感器的矯正值
 Lsb = BMP280_Read_Byte(BMP280_DIG_P1_LSB_REG);
 Msb = BMP280_Read_Byte(BMP280_DIG_P1_MSB_REG);
 bmp280->P1 = (((u16)Msb)<<8) + Lsb;  
 Lsb = BMP280_Read_Byte(BMP280_DIG_P2_LSB_REG);
 Msb = BMP280_Read_Byte(BMP280_DIG_P2_MSB_REG);
 bmp280->P2 = (((u16)Msb)<<8) + Lsb; 
 Lsb = BMP280_Read_Byte(BMP280_DIG_P3_LSB_REG);
 Msb = BMP280_Read_Byte(BMP280_DIG_P3_MSB_REG);
 bmp280->P3 = (((u16)Msb)<<8) + Lsb; 
 Lsb = BMP280_Read_Byte(BMP280_DIG_P4_LSB_REG);
 Msb = BMP280_Read_Byte(BMP280_DIG_P4_MSB_REG);
 bmp280->P4 = (((u16)Msb)<<8) + Lsb; 
 Lsb = BMP280_Read_Byte(BMP280_DIG_P5_LSB_REG);
 Msb = BMP280_Read_Byte(BMP280_DIG_P5_MSB_REG);
 bmp280->P5 = (((u16)Msb)<<8) + Lsb; 
 Lsb = BMP280_Read_Byte(BMP280_DIG_P6_LSB_REG);
 Msb = BMP280_Read_Byte(BMP280_DIG_P6_MSB_REG);
 bmp280->P6 = (((u16)Msb)<<8) + Lsb; 
 Lsb = BMP280_Read_Byte(BMP280_DIG_P7_LSB_REG);
 Msb = BMP280_Read_Byte(BMP280_DIG_P7_MSB_REG);
 bmp280->P7 = (((u16)Msb)<<8) + Lsb; 
 Lsb = BMP280_Read_Byte(BMP280_DIG_P8_LSB_REG);
 Msb = BMP280_Read_Byte(BMP280_DIG_P8_MSB_REG);
 bmp280->P8 = (((u16)Msb)<<8) + Lsb; 
 Lsb = BMP280_Read_Byte(BMP280_DIG_P9_LSB_REG);
 Msb = BMP280_Read_Byte(BMP280_DIG_P9_MSB_REG);
 bmp280->P9 = (((u16)Msb)<<8) + Lsb; 
 /******************************************************/
 BMP280_Write_Byte(BMP280_RESET_REG,BMP280_RESET_VALUE); //往復(fù)位寄存器寫(xiě)入給定值
 
 BMP_OVERSAMPLE_MODE   BMP_OVERSAMPLE_MODEStructure;
 BMP_OVERSAMPLE_MODEStructure.P_Osample = BMP280_P_MODE_3;
 BMP_OVERSAMPLE_MODEStructure.T_Osample = BMP280_T_MODE_1;
 BMP_OVERSAMPLE_MODEStructure.WORKMODE  = BMP280_NORMAL_MODE;
 BMP280_Set_TemOversamp(&BMP_OVERSAMPLE_MODEStructure);
 
 BMP_CONFIG     BMP_CONFIGStructure;
 BMP_CONFIGStructure.T_SB = BMP280_T_SB1;
 BMP_CONFIGStructure.FILTER_COEFFICIENT = BMP280_FILTER_MODE_4;
 BMP_CONFIGStructure.SPI_EN = DISABLE;
 
 BMP280_Set_Standby_FILTER(&BMP_CONFIGStructure);
}

BMP280.H

#include "myiic.h"
#include "sys.h"
//#include 

#define BMP280_ADDRESS      0xEC
//#define BMP280_ADDRESS      (0x76 << 1)
#define BMP280_RESET_VALUE     0xB6  

#define BMP280_CHIPID_REG                    0xD0  /*Chip ID Register */
#define BMP280_RESET_REG                     0xE0  /*Softreset Register */
#define BMP280_STATUS_REG                    0xF3  /*Status Register */
#define BMP280_CTRLMEAS_REG                  0xF4  /*Ctrl Measure Register */
#define BMP280_CONFIG_REG                    0xF5  /*Configuration Register */
#define BMP280_PRESSURE_MSB_REG              0xF7  /*Pressure MSB Register */
#define BMP280_PRESSURE_LSB_REG              0xF8  /*Pressure LSB Register */
#define BMP280_PRESSURE_XLSB_REG             0xF9  /*Pressure XLSB Register */
#define BMP280_TEMPERATURE_MSB_REG           0xFA  /*Temperature MSB Reg */
#define BMP280_TEMPERATURE_LSB_REG           0xFB  /*Temperature LSB Reg */
#define BMP280_TEMPERATURE_XLSB_REG          0xFC  /*Temperature XLSB Reg */

#define BMP280_MEASURING     0x01
#define BMP280_IM_UPDATE     0x08

/*calibration parameters */
#define BMP280_DIG_T1_LSB_REG                0x88
#define BMP280_DIG_T1_MSB_REG                0x89
#define BMP280_DIG_T2_LSB_REG                0x8A
#define BMP280_DIG_T2_MSB_REG                0x8B
#define BMP280_DIG_T3_LSB_REG                0x8C
#define BMP280_DIG_T3_MSB_REG                0x8D
#define BMP280_DIG_P1_LSB_REG                0x8E
#define BMP280_DIG_P1_MSB_REG                0x8F
#define BMP280_DIG_P2_LSB_REG                0x90
#define BMP280_DIG_P2_MSB_REG                0x91
#define BMP280_DIG_P3_LSB_REG                0x92
#define BMP280_DIG_P3_MSB_REG                0x93
#define BMP280_DIG_P4_LSB_REG                0x94
#define BMP280_DIG_P4_MSB_REG                0x95
#define BMP280_DIG_P5_LSB_REG                0x96
#define BMP280_DIG_P5_MSB_REG                0x97
#define BMP280_DIG_P6_LSB_REG                0x98
#define BMP280_DIG_P6_MSB_REG                0x99
#define BMP280_DIG_P7_LSB_REG                0x9A
#define BMP280_DIG_P7_MSB_REG                0x9B
#define BMP280_DIG_P8_LSB_REG                0x9C
#define BMP280_DIG_P8_MSB_REG                0x9D
#define BMP280_DIG_P9_LSB_REG                0x9E
#define BMP280_DIG_P9_MSB_REG                0x9F

typedef enum {
 BMP280_SLEEP_MODE = 0x0,
 BMP280_FORCED_MODE = 0x1, //???0x2
 BMP280_NORMAL_MODE = 0x3
} BMP280_WORK_MODE;


typedef enum 
{
 BMP280_P_MODE_SKIP = 0x0, /*skipped*/
 BMP280_P_MODE_1,   /*x1*/
 BMP280_P_MODE_2,   /*x2*/
 BMP280_P_MODE_3,   /*x4*/
 BMP280_P_MODE_4,   /*x8*/
 BMP280_P_MODE_5       /*x16*/
} BMP280_P_OVERSAMPLING; 


typedef enum {
 BMP280_T_MODE_SKIP = 0x0, /*skipped*/
 BMP280_T_MODE_1,   /*x1*/
 BMP280_T_MODE_2,   /*x2*/
 BMP280_T_MODE_3,   /*x4*/
 BMP280_T_MODE_4,   /*x8*/
 BMP280_T_MODE_5       /*x16*/
} BMP280_T_OVERSAMPLING;
         
//IIR
typedef enum {
 BMP280_FILTER_OFF = 0x0, /*filter off*/
 BMP280_FILTER_MODE_1,  /*0.223*ODR*/ /*x2*/
 BMP280_FILTER_MODE_2,  /*0.092*ODR*/ /*x4*/
 BMP280_FILTER_MODE_3,  /*0.042*ODR*/ /*x8*/
 BMP280_FILTER_MODE_4  /*0.021*ODR*/ /*x16*/
} BMP280_FILTER_COEFFICIENT;


typedef enum {
 BMP280_T_SB1 = 0x0,  /*0.5ms*/
 BMP280_T_SB2,   /*62.5ms*/
 BMP280_T_SB3,   /*125ms*/
 BMP280_T_SB4,   /*250ms*/
 BMP280_T_SB5,   /*500ms*/
 BMP280_T_SB6,   /*1000ms*/
 BMP280_T_SB7,   /*2000ms*/
 BMP280_T_SB8,   /*4000ms*/
} BMP280_T_SB;


typedef struct  
{
 /* T1~P9 */
 uint16_t T1;
 int16_t T2;
 int16_t T3;
 uint16_t P1;
 int16_t P2;
 int16_t P3;
 int16_t P4;
 int16_t P5;
 int16_t P6;
 int16_t P7;
 int16_t P8;
 int16_t P9;
} BMP280;

typedef   long signed int    BMP280_S32_t;
typedef   long unsigned int   BMP280_U32_t;
typedef   long long signed int  BMP280_S64_t;

#define dig_T1   bmp280->T1 
#define dig_T2   bmp280->T2 
#define dig_T3   bmp280->T3 
#define dig_P1   bmp280->P1
#define dig_P2   bmp280->P2
#define dig_P3   bmp280->P3
#define dig_P4   bmp280->P4
#define dig_P5   bmp280->P5
#define dig_P6   bmp280->P6
#define dig_P7   bmp280->P7
#define dig_P8   bmp280->P8
#define dig_P9   bmp280->P9
/************************************************CUT****************************************/

typedef struct
{
 BMP280_P_OVERSAMPLING P_Osample;
 BMP280_T_OVERSAMPLING T_Osample;
 BMP280_WORK_MODE  WORKMODE;
} BMP_OVERSAMPLE_MODE;
 
typedef struct
{
 BMP280_T_SB     T_SB;
 BMP280_FILTER_COEFFICIENT  FILTER_COEFFICIENT;
 FunctionalState    SPI_EN;
} BMP_CONFIG;

extern BMP280* bmp280;

u8 BMP280_Check(void);
void BMP280_Set_TemOversamp(BMP_OVERSAMPLE_MODE * Oversample_Mode);
void BMP280_Set_Standby_FILTER(BMP_CONFIG * BMP_Config);
void Bmp_Init(void);
u8  BMP280_GetStatus(u8 status_flag);
//long BMP280_Get_Pressure(void);
double BMP280_Get_Pressure(void);
double bmp280_compensate_T_double(BMP280_S32_t adc_T);
double bmp280_compensate_P_double(BMP280_S32_t adc_P);

主函數(shù)

void task2_task(void *pvParameters)
{
 double BMP_Pressure;
 Bmp_Init();

 while(1)
 {
  while(BMP280_GetStatus(BMP280_MEASURING) != RESET);
  while(BMP280_GetStatus(BMP280_IM_UPDATE) != RESET);
  BMP_Pressure = BMP280_Get_Pressure();
  printf("Pressure %f Pa \\r\\n",BMP_Pressure);
 }
}

double BMP280_Get_Pressure(void)
{
 uint8_t XLsb,Lsb, Msb;
 long signed Bit32;
 double pressure;
 XLsb = I2C_ReadOneByte(BMP280_ADDRESS,BMP280_PRESSURE_XLSB_REG);
 Lsb  = I2C_ReadOneByte(BMP280_ADDRESS,BMP280_PRESSURE_LSB_REG);
 Msb  = I2C_ReadOneByte(BMP280_ADDRESS,BMP280_PRESSURE_MSB_REG);
 Bit32 = ((long)(Msb << 12))|((long)(Lsb << 4))|(XLsb>>4); 
 pressure = bmp280_compensate_P_double(Bit32);
 return pressure;
}

double bmp280_compensate_P_double(BMP280_S32_t adc_P)
{
 double var1, var2, p;
 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);
 if (var1 == 0.0)
 {
 return 0; // avoid exception caused by division by zero
 }
 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;
}