使用氣壓傳感器MS5611獲取溫度數據和氣壓數據

MS5611是一款由瑞士公司MEAS推出的高分辨率氣壓傳感器。它具有以下特點：

接口：支持SPI和I2C總線接口。（通過PS腳來選擇）

內部結構：包括高線性度的壓力傳感器和超低功耗的24位累加模數轉換器（工廠校準系數）。

功能：提供精確的24位數字壓力值和溫度值，適用于高度計、溫度計等功能。

尺寸：僅有5.0毫米×3.0毫米×1.0毫米的小尺寸，適合集成在移動設備中。

這款傳感器采用領先的MEMS技術，具有高穩定性和非常低的壓力信號滯后。它在移動高度計、氣壓計系統、自行車電腦、智能手機等領域有廣泛的應用

準備工作

由于芯片上支持IIC通訊，因此我們打算使用STM32的硬件IIC，我的STM32為STM32F407。

我們打開CUBEMX，選擇好我們的時鐘還有其他設置之后，我們打開我們的硬件IIC

并且我們打開串口來進行調試，我們選擇IIC1，可以發現是PB6/PB7。

并且我們在USART.C文件中加入我們的串口重定向代碼，方便我們使用printf函數

struct __FILE 
{ 
  int handle; 
}; 


struct __FILE __stdout;       
//定義_sys_exit()以避免使用半主機模式    
void _sys_exit(int x) 
{ 
  x = x; 
} 
//重定義fputc函數 
int fputc(int ch, struct __FILE *f)
{   
  while((USART1- >SR&0X40)==0);//循環發送,直到發送完畢   
  USART1- >DR = (unsigned char) ch;      
  return ch;
}

利用這串代碼，我們就可以把我們的串口發送函數重定向到我們的printf函數上。

之后我們測試一下，我們的串口發送。

可以看到串口重定向成功。

數據解釋

我們在MS5611的官方手冊中可以看到，MS5611的數據主要由C1~C6這六個校準系數以及D1,D2兩個數據組成。

通過這些數據配合芯片手冊計算方式我們可以計算出我們的傳感器數值。

我們在向MS5611發送數據轉換命令的時候，模塊會把對應的信號轉換好之后存入PROM寄存器中，我們需要讀取PROM的數據來讀取這些數據,PROM的地址從0XA0~0XAE

代碼編寫

#define MS5611_I2C_ADDR 0xEE //PS拉高的地址
#define CMD_ADC_READ    0x00 //ADC轉換開始
#define CMD_ADC_CONV_D1 0x40 //D1讀取命令
#define CMD_ADC_CONV_D2 0x50 //D2讀取命令
#define CMD_PROM_RD     0xA0 //PROM基地址


typedef struct {
    double temperature;//溫度
    double pressure;//氣壓
    uint32_t D1;
    uint32_t D2;
    uint16_t C1;
    uint16_t C2;
    uint16_t C3;
    uint16_t C4;
    uint16_t C5;
    uint16_t C6;
} MS5611Data;

首先我們定義模塊的命令宏定義以及我們的結構體用來存放我們的數據。

extern I2C_HandleTypeDef hi2c1;
void ReadMS5611Data(MS5611Data *ms5611Data);

其次定義我們的hi2c1句柄，由于這個句柄的實際定義是在i2c.h文件中，因此我們需要加上extern來修飾我們的變量

接著我們來定義我們的ReadMS5611Data函數，我們分步講解。

HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c1, MS5611_I2C_ADDR, CMD_ADC_CONV_D1, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, NULL, 0, 100);
    HAL_Delay(10);
    uint8_t buffer[3];
    HAL_I2C_Mem_Read(&hi2c1, MS5611_I2C_ADDR, CMD_ADC_READ, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, buffer, 3, 100);
    ms5611Data- >D1 = ((uint32_t)buffer[0] < < 16) | ((uint32_t)buffer[1] < < 8) | (uint32_t)buffer[2];

首先是利用HAL庫的IIC寫命令函數，我們向模塊發送讀取命令，

由于D1,D2都是24個空間，因此我們的數據分3次讀取，我們定義一個uint8_t buffer[3];分別存儲三次數據

之后我們利用移位運算符，把我們的數據依次拼接到我們的D1數據上。

HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c1, MS5611_I2C_ADDR, CMD_ADC_CONV_D2, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, NULL, 0, 100);
HAL_Delay(10);
HAL_I2C_Mem_Read(&hi2c1, MS5611_I2C_ADDR, CMD_ADC_READ, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, buffer, 3, 100);    
ms5611Data- >D2 = ((uint32_t)buffer[0] < < 16) | ((uint32_t)buffer[1] < < 8) | (uint32_t)buffer[2];

這部分也是同理，我們用這個方式獲取D2的值。

uint8_t coef_data[2];
    for (int i = 1; i <= 6; i++) {
        HAL_I2C_Mem_Read(&hi2c1, MS5611_I2C_ADDR, CMD_PROM_RD + (i)*2, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, coef_data, 2, 100);
        if (i == 1) {
            ms5611Data- >C1 = (coef_data[0] < < 8) | coef_data[1];
        } else if (i == 2) {
            ms5611Data- >C2 = (coef_data[0] < < 8) | coef_data[1];
        } else if (i == 3) {
            ms5611Data- >C3 = (coef_data[0] < < 8) | coef_data[1];
        } else if (i == 4) {
            ms5611Data- >C4 = (coef_data[0] < < 8) | coef_data[1];
        } else if (i == 5) {
            ms5611Data- >C5 = (coef_data[0] < < 8) | coef_data[1];
        } else if (i == 6) {
            ms5611Data- >C6 = (coef_data[0] < < 8) | coef_data[1];
        }
    }

接著我們定義一個數據用來存儲我們的校準系數，由于校準系數是存儲在PORM上的

所以我們需要用MS5611_I2C_ADDR, CMD_PROM_RD + (i)*2來確定我們的地址

我們把數據按照高8位低8位存儲到校準系數中

int32_t dt = ms5611Data- >D2 - ((int32_t)ms5611Data- >C5 *256);
double temp = 2000+((double)dt/ 8388608)*ms5611Data- >C6;

接著我們按照手冊中的方法計算我們的數據，需要注意的是，temp的類型最好選擇是double型，否則dt/8388608(1<<23)可能會數據丟失。

同樣的我們再用這種辦法計算我們的氣壓值（手冊上面都有）

int64_t off = ((int64_t)ms5611Data- >C2 * 65536) + ((int64_t)ms5611Data- >C4 * dt) / 128;
int64_t sens = ((int64_t)ms5611Data- >C1 < < 15) + (((int64_t)ms5611Data- >C3 * dt) / (1 < < 8));
double pressure = ((double)ms5611Data- >D1 * sens/2097152 - off) / (1 < < 15);

效果展示

可以看到我們的氣壓數據打印出來是符合常理的。

我們的溫度數據也是正常顯示的