MS5803壓力傳感器支持SPI和I2C總線通訊,擁有24位AD轉換。能夠同時獲得壓力值和溫度值,其中壓力測量范圍為10-1100mbar,溫度的測量范圍是-40-85攝氏度。各引腳功能及參數如下:

傳感器內部結構圖如下:

通訊協議的選擇通過PS引腳來設置:
| PS引腳電位 |
通訊模式 |
使用的引腳 |
| 高電平 |
I2C |
SDA, SCL, CSB |
| 低電平 |
SPI |
SDI, SDO, SCLK, CSB |
在SPI模式下,SCLK作為外部輸入時鍾,SDI作為串行數據輸入,支持Mode0和Mode3的時鍾極性和相位。傳感器的響應數據輸出為SDO引腳,片選信號為CSB引腳。界限示意圖如下:

在I2C模式下,SCLK為外部串行時鍾輸入,SDA位串行數據通訊。CSB引腳作為地只選擇,可以鏈接到VDD或者GND,這也意味着MS5803可以在一條I2C總線接兩個設備。在CSP接高電平時,地址為0x76(1110110 b),而CSB接低電平時,地址為0x77 (1110111 b)這個地址是高七位,最后以為有讀寫命令來決定。實現寫命令時,最后一位為0,實現讀命令時,最后一位為1。
MS5803擁有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MS5803的地址位僅有1位是可以設定的,所以一條I2C總線最多只能掛2個MS5803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MS5803下發指令,指令格式均為1個字節*/
typedef void (*WriteCommandToMS5803Type)(uint8_t deviceAddress,uint8_t command);
/*從MS5803讀取多個字節數據的值*/
typedef void (*ReadBytesFromMS5803Type)(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MS5803操作*/ void ResetForMS5803(uint8_t deviceAddress,WriteCommandToMS5803Type WriteCommandToMS5803) { uint8_t command=COMMAND_RESET; /*下發復位命令*/ WriteCommandToMS5803(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MS5803的PROM中讀取校准數據*/ void GetCalibrationData(uint8_t deviceAddress,uint16_t *caliPara,WriteCommandToMS5803Type WriteCommandToMS5803,ReadBytesFromMS5803Type ReadBytesFromMS5803) { /*C1壓力靈敏度*/ caliPara[0]=ReadPromFromMS5803(deviceAddress,COMMAND_PROM_READ_C1,WriteCommandToMS5803,ReadBytesFromMS5803); /*C2壓力補償值*/ caliPara[1]=ReadPromFromMS5803(deviceAddress,COMMAND_PROM_READ_C2,WriteCommandToMS5803,ReadBytesFromMS5803); /*C3壓力靈敏度溫度系數*/ caliPara[2]=ReadPromFromMS5803(deviceAddress,COMMAND_PROM_READ_C3,WriteCommandToMS5803,ReadBytesFromMS5803); /*C4壓力補償溫度系數*/ caliPara[3]=ReadPromFromMS5803(deviceAddress,COMMAND_PROM_READ_C4,WriteCommandToMS5803,ReadBytesFromMS5803); /*C5參考溫度*/ caliPara[4]=ReadPromFromMS5803(deviceAddress,COMMAND_PROM_READ_C5,WriteCommandToMS5803,ReadBytesFromMS5803); /*C6溫度傳感器溫度系數*/ caliPara[5]=ReadPromFromMS5803(deviceAddress,COMMAND_PROM_READ_C6,WriteCommandToMS5803,ReadBytesFromMS5803); }
(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,WriteCommandToMS5803Type WriteCommandToMS5803,ReadBytesFromMS5803Type ReadBytesFromMS5803) { 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MS5803的PROM中讀取校准數據*/ if(*semaphore>0) { GetCalibrationData(deviceAddress,caliPara,WriteCommandToMS5803,ReadBytesFromMS5803); *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=ReadConversionFromMS5803(deviceAddress,COMMAND_CONVERTD1OSR4096,WriteCommandToMS5803,ReadBytesFromMS5803); Delayms(20); /*讀取溫度數據*/ digitalTemperatureValue=ReadConversionFromMS5803(deviceAddress,COMMAND_CONVERTD2OSR4096,WriteCommandToMS5803,ReadBytesFromMS5803); /*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<=190000)) { *pPres=(float)pres/100.0; } }
最終在STM32的I2C接口實現通訊時,實現2個WriteCommandToMS5803Type(uint8_t deviceAddress,uint8_t command);和ReadBytesFromMS5803Type(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。
