STM32與多臺MS5803壓力傳感器I2C通訊

ID:272571 · 發(fā)表于 2018-1-6 22:38

MS5803壓力傳感器支持SPI和I2C總線通訊，擁有24位AD轉(zhuǎn)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(shù)如下：

傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如下：

通訊協(xié)議的選擇通過PS引腳來設(shè)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作為外部輸入時鐘，SDI作為串行數(shù)據(jù)輸入，支持Mode0和Mode3的時鐘極性和相位。傳感器的響應(yīng)數(shù)據(jù)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為外部串行時鐘輸入，SDA位串行數(shù)據(jù)通訊。CSB引腳作為地只選擇，可以鏈接到VDD或者GND，這也意味著MS5803可以在一條I2C總線接兩個設(shè)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(xiàn)寫命令時，最后一位為0，實現(xiàn)讀命令時，最后一位為1。

MS5803擁有5個基本命令：復(fù)位、讀取出廠校準(zhǔn)值、數(shù)據(jù)1轉(zhuǎn)換（壓力值數(shù)據(jù)）、數(shù)據(jù)2轉(zhuǎn)換（溫度值數(shù)據(jù)）和讀取ADC的轉(zhuǎn)換結(jié)果。具體分配如下：

因為MS5803的地址位僅有1位是可以設(shè)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(shù)指針來操作，所以我們定義了：

/*向MS5803下發(fā)指令，指令格式均為1個字節(jié)*/

typedef void (*WriteCommandToMS5803Type)(uint8_t deviceAddress,uint8_t command);

/*從MS5803讀取多個字節(jié)數(shù)據(jù)的值*/

typedef void (*ReadBytesFromMS5803Type)(uint8_t deviceAddress,uint8_t *pData,uint16_t bytesNum);

以上兩個函數(shù)指針來實現(xiàn)針對硬件的讀寫操作。接下來我們開始編寫代碼。

（1）復(fù)位操作

復(fù)位操作的數(shù)據(jù)流如下圖所示，只需要發(fā)送一條命令就可完成：

[url=]

[/url]

/*復(fù)位MS5803操作*/

void ResetForMS5803(uint8_t deviceAddress,WriteCommandToMS5803Type WriteCommandToMS5803)

{

uint8_t command=COMMAND_RESET;

/*下發(fā)復(fù)位命令*/

WriteCommandToMS5803(deviceAddress,command);

}

[url=]

[/url]

（2）讀取校準(zhǔn)值

校準(zhǔn)值是出廠時廠家校準(zhǔn)的各種系數(shù)，每臺設(shè)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(shù)，均為16為整數(shù)。首先發(fā)送讀系數(shù)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(shù)據(jù)流如下圖所示：

[url=]

[/url]

/*從MS5803的PROM中讀取校準(zhǔn)數(shù)據(jù)*/

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(shù)*/

caliPara[2]=ReadPromFromMS5803(deviceAddress,COMMAND_PROM_READ_C3,WriteCommandToMS5803,ReadBytesFromMS5803);

/*C4壓力補償溫度系數(shù)*/

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(shù)*/

caliPara[5]=ReadPromFromMS5803(deviceAddress,COMMAND_PROM_READ_C6,WriteCommandToMS5803,ReadBytesFromMS5803);

}

[url=]

[/url]

（3）讀取轉(zhuǎn)換值

讀取轉(zhuǎn)換結(jié)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(fā)送命令設(shè)定采集壓力還是溫度，并設(shè)定精度。然后發(fā)送讀取的命令，最后讀取對應(yīng)的值。再使用校準(zhǔn)系數(shù)計算出最終的物理值。

/*獲取轉(zhuǎn)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(shù)
uint16_t tco; //C4壓力補償溫度系數(shù)
uint16_t tref; //C5參考溫度
uint16_t tempsens; //C6溫度傳感器溫度系數(shù)
/*從MS5803的PROM中讀取校準(zhǔn)數(shù)據(jù)*/
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(shù)據(jù)*/
digitalPressureValue=ReadConversionFromMS5803(deviceAddress,COMMAND_CONVERTD1OSR4096,WriteCommandToMS5803,ReadBytesFromMS5803);
Delayms(20);
/*讀取溫度數(shù)據(jù)*/
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;
}
}

復(fù)制代碼

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