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STM32與多臺MS5803壓力傳感器I2C通訊

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ID:272571 發表于 2018-1-6 22:38 | 只看該作者 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
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作為外部輸入時鐘，SDI作為串行數據輸入，支持Mode0和Mode3的時鐘極性和相位。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為外部串行時鐘輸入，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，這也意味著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、讀取出廠校準值、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：
[url=][/url]
/*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);
}
[url=][/url]
（2）讀取校準值
校準值是出廠時廠家校準的各種系數，每臺設備都有差異，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：
[url=][/url]
/*從MS5803的PROM中讀取校準數據*/
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);
}
[url=][/url]
（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，并設定精度。然后發送讀取的命令，最后讀取對應的值。再使用校準系數計算出最終的物理值。
  1. /*獲取轉換值，包括溫度和壓力*/

  3. void GetConversionValue(uint8_t deviceAddress,float *pPres,float *pTemp,uint16_t *caliPara,uint16_t *semaphore,WriteCommandToMS5803Type WriteCommandToMS5803,ReadBytesFromMS5803Type ReadBytesFromMS5803)

  5. {

  7.   uint16_t senst1;        //C1壓力靈敏度

  9.   uint16_t offt1;         //C2壓力補償值

  11.   uint16_t tcs;           //C3壓力靈敏度溫度系數

  13.   uint16_t tco;           //C4壓力補償溫度系數

  15.   uint16_t tref;          //C5參考溫度

  17.   uint16_t tempsens;      //C6溫度傳感器溫度系數



  21.   /*從MS5803的PROM中讀取校準數據*/

  23.   if(*semaphore>0)

  25.   {

  27.     GetCalibrationData(deviceAddress,caliPara,WriteCommandToMS5803,ReadBytesFromMS5803);

  29.     *semaphore=*semaphore-1;

  31.   }

  33.   senst1=caliPara[0];

  35.   offt1=caliPara[1];

  37.   tcs=caliPara[2];

  39.   tco=caliPara[3];

  41.   tref=caliPara[4];

  43.   tempsens=caliPara[5];

  45.   uint32_t digitalPressureValue;

  47.   uint32_t digitalTemperatureValue;


  50.   /*讀取壓力數據*/

  52. digitalPressureValue=ReadConversionFromMS5803(deviceAddress,COMMAND_CONVERTD1OSR4096,WriteCommandToMS5803,ReadBytesFromMS5803);

  54.   Delayms(20);


  57.   /*讀取溫度數據*/

  59. digitalTemperatureValue=ReadConversionFromMS5803(deviceAddress,COMMAND_CONVERTD2OSR4096,WriteCommandToMS5803,ReadBytesFromMS5803);


  62.   /*對溫度進行一階修正*/

  64.   int32_t dT;

  66.   int32_t temp;

  68.   dT=digitalTemperatureValue-tref*256;

  70.   temp=(int32_t)(2000+dT*tempsens/pow(2,23));



  74.   /*對壓力進行一階修正*/

  76.   int64_t off;

  78.   int64_t sens;

  80.   int32_t pres;

  82.   off=(int64_t)(offt1*pow(2,17)+(tco*dT)/pow(2,6));

  84.   sens=(int64_t)(senst1*pow(2,16)+(tcs*dT)/pow(2,7));

  86.   pres=(int32_t)((digitalPressureValue*sens/pow(2,21)-off)/pow(2,15));


  89.   /*對溫度和壓力進行二階修正*/

  91.   int64_t ti=0;

  93.   int64_t offi=0;

  95.   int64_t sensi=0;

  97.   int64_t off2=0;

  99.   int64_t sens2=0;

  101.   if(temp<2000)

  103.   {

  105.     ti=(int64_t)(11*dT*dT/pow(2,35));

  107.     offi=(int64_t)(31*(temp-2000)*(temp-2000)/pow(2,3));

  109.     sensi=(int64_t)(63*(temp-2000)*(temp-2000)/pow(2,5));


  112.     off2=off-offi;

  114.     sens2=sens-sensi;


  117.     temp=temp-(int32_t)ti;

  119.     pres=(int32_t)((digitalPressureValue*sens2/pow(2,21)-off2)/pow(2,15));

  121.   }



  125.   if((-4000<=temp)&&(temp<=8500))

  127.   {

  129.     *pTemp=(float)temp/100.0;

  131.   }

  133.   if((1000<=pres)&&(pres<=190000))

  135.   {

  137.     *pPres=(float)pres/100.0;

  139.   }

  141. }
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