MS5837壓力傳感器是一種可用於電路板上,適用於檢測10-1200mbar壓力范圍的傳感器,靈敏度非常高,理論上能夠檢測到0.01mbar的壓力變化,實際使用過程中測試並無明顯的變化。
MS5837采用I2C總線通訊,與STM32的MCU可以實現I2C通訊。硬件連接方式如下:
MS5837只有5個基本命令:復位、讀取出廠校准值、數據1轉換(壓力值數據)、數據2轉換(溫度值數據)和讀取ADC的轉換結果。具體分配如下:
因為MS5837的地址是固定的,所以一個I2C總線只能掛1個MS5837模塊。為了讓程序具有較好的可移植性,我們在便寫程序時不使用對硬件的直接操作,而采用函數指針來操作,所以我們定義了:
/*向MS5837下發指令,指令格式均為1個字節*/
typedef void (*WriteCommandToMs5837Type)(uint8_t deviceAddress,uint8_t command);
/*從MS5837讀取多個字節數據的值*/
typedef void (*ReadBytesFromMs5837Type)(uint8_t deviceAddress,uint8_t *pData,uint16_t bytesNum);
以上兩個函數指針來實現針對硬件的讀寫操作。接下來我們開始編寫代碼。
(1)復位操作
復位操作的數據流如下圖所示,只需要發送一條命令就可完成:
/*復位MS5837操作*/ void ResetForMs5837(uint8_t deviceAddress,WriteCommandToMs5837Type WriteCommandToMs5837) { uint8_t command=COMMAND_RESET; /*下發復位命令*/ WriteCommandToMs5837(deviceAddress,command); }
(2)讀取校准值
校准值是出廠時廠家校准的各種系數,每台設備都有差異,是固定不變的,只需要一次讀取就可以了,共有6個系數,均為16為整數。首先發送讀系數的命令,然后讀取就可以了,每次讀取1個,分6次讀取。過程數據流如下圖所示:
/*從MS5837的PROM中讀取校准數據*/ void GetCalibrationData(uint8_t deviceAddress,uint16_t *caliPara,WriteCommandToMs5837Type WriteCommandToMs5837,ReadBytesFromMs5837Type ReadBytesFromMs5837) { /*C1壓力靈敏度*/ caliPara[0]=ReadPromFromMs5837(deviceAddress,COMMAND_PROM_READ_C1,WriteCommandToMs5837,ReadBytesFromMs5837); /*C2壓力補償值*/ caliPara[1]=ReadPromFromMs5837(deviceAddress,COMMAND_PROM_READ_C2,WriteCommandToMs5837,ReadBytesFromMs5837); /*C3壓力靈敏度溫度系數*/ caliPara[2]=ReadPromFromMs5837(deviceAddress,COMMAND_PROM_READ_C3,WriteCommandToMs5837,ReadBytesFromMs5837); /*C4壓力補償溫度系數*/ caliPara[3]=ReadPromFromMs5837(deviceAddress,COMMAND_PROM_READ_C4,WriteCommandToMs5837,ReadBytesFromMs5837); /*C5參考溫度*/ caliPara[4]=ReadPromFromMs5837(deviceAddress,COMMAND_PROM_READ_C5,WriteCommandToMs5837,ReadBytesFromMs5837); /*C6溫度傳感器溫度系數*/ caliPara[5]=ReadPromFromMs5837(deviceAddress,COMMAND_PROM_READ_C6,WriteCommandToMs5837,ReadBytesFromMs5837); }
(3)讀取轉換值
讀取轉換結果值是我們的目的,可以讀取溫度和壓力兩個量,不過一次只能讀一個。首先發送命令設定采集壓力還是溫度,並設定精度。然后發送讀取的命令,最后讀取對應的值。再使用校准系數計算出最終的物理值。
/*獲取轉換值,包括溫度和壓力*/ void GetConversionValue(uint8_t deviceAddress,float *pPres,float *pTemp,uint16_t *caliPara,uint16_t *semaphore,WriteCommandToMs5837Type WriteCommandToMs5837,ReadBytesFromMs5837Type ReadBytesFromMs5837) { uint16_t senst1; //C1壓力靈敏度 uint16_t offt1; //C2壓力補償值 uint16_t tcs; //C3壓力靈敏度溫度系數 uint16_t tco; //C4壓力補償溫度系數 uint16_t tref; //C5參考溫度 uint16_t tempsens; //C6溫度傳感器溫度系數 /*從MS5837的PROM中讀取校准數據*/ if(*semaphore>0) { GetCalibrationData(deviceAddress,caliPara,WriteCommandToMs5837,ReadBytesFromMs5837); *semaphore=*semaphore-1; } senst1=caliPara[0]; offt1=caliPara[1]; tcs=caliPara[2]; tco=caliPara[3]; tref=caliPara[4]; tempsens=caliPara[5]; uint32_t digitalPressureValue; uint32_t digitalTemperatureValue; /*讀取壓力數據*/ digitalPressureValue=ReadConversionFromMs5837(deviceAddress,COMMAND_CONVERTD1OSR4096,WriteCommandToMs5837,ReadBytesFromMs5837); Delayms(20); /*讀取溫度數據*/ digitalTemperatureValue=ReadConversionFromMs5837(deviceAddress,COMMAND_CONVERTD2OSR4096,WriteCommandToMs5837,ReadBytesFromMs5837); /*對溫度進行一階修正*/ int32_t dT; int32_t temp; dT=digitalTemperatureValue-tref*256; temp=(int32_t)(2000+dT*tempsens/pow(2,23)); /*對壓力進行一階修正*/ int64_t off; int64_t sens; int32_t pres; off=(int64_t)(offt1*pow(2,17)+(tco*dT)/pow(2,6)); sens=(int64_t)(senst1*pow(2,16)+(tcs*dT)/pow(2,7)); pres=(int32_t)((digitalPressureValue*sens/pow(2,21)-off)/pow(2,15)); /*對溫度和壓力進行二階修正*/ int64_t ti=0; int64_t offi=0; int64_t sensi=0; int64_t off2=0; int64_t sens2=0; if(temp<2000) { ti=(int64_t)(11*dT*dT/pow(2,35)); offi=(int64_t)(31*(temp-2000)*(temp-2000)/pow(2,3)); sensi=(int64_t)(63*(temp-2000)*(temp-2000)/pow(2,5)); off2=off-offi; sens2=sens-sensi; temp=temp-(int32_t)ti; pres=(int32_t)((digitalPressureValue*sens2/pow(2,21)-off2)/pow(2,15)); } if((-4000<=temp)&&(temp<=8500)) { *pTemp=(float)temp/100.0; } if((1000<=pres)&&(pres<=120000)) { *pPres=(float)pres/100.0; } }
最終在STM32的I2C接口實現通訊時,實現2個WriteCommandToMs5837Type(uint8_t deviceAddress,uint8_t command);和ReadBytesFromMs5837Type(uint8_t deviceAddress,uint8_t *pData,uint16_t bytesNum);函數並調用就可以了,換做其他的平台也只需要重寫這兩個函數就能實現通訊了。