BMP180气压传感器详解与示例（STM32 附带源码）
- 简介
- 工作模式
- 校准数值
- 测试流程
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- 第一步：微处理器读取校准数值
- 第二步：读取温度、气压初始值
- 第三步：计算温度、气压
- 第四步：计算海拔高度
- 测试结果
- 获取工程源码
简介
BMP180是一款高精度的气压传感器，具有低功耗、低噪声等特点，广泛使用在气压、海拔测量。其内部附带温度传感器，可对气压测量值进行补偿，使用I2C通信方式。此次用到的器件有：STM32最小系统板、BMP180气压传感器模块。
工作模式
BMP180共有四种工作模式，每种模式有不同的采样数量、转换速度和噪声等参数的不同。可以通过写入ctrl_meas寄存器来设置模式，默认为第一个ultra low power超低功耗。
校准数值
BMP180的气压和温度数值并不是可以直接读取的，每个不同的传感器中，都有自己独特的校准数值，存储在内置的E2PROM存储器中。当微处理器读取传感器的原始温度和气压数值后，再根据E2PROM中的校准数值进行转换，才能得到真正的温度、气压数据。每个校准数值的存储位置如下，微处理器通过这些地址读取校准数值。
测试流程
工程建立非常简单，使用STM32CubeMX直接生成，只用到了I2C通信和串口显示结果。配置图如下
第一步：微处理器读取校准数值
把16位的校准数值读取到微处理器中，可以看到一共有11个数值。需要注意的是高位存储在MSB地址，低位存储在LSB地址。例如数值AC1，高八位存储在0xAA地址，低八位存储在0xAB地址。
void bmp180_get_cal_param(){
bmp_param.AC1 = Reg_Read16(EEPROM_ADDR_MSB[0],EEPROM_ADDR_LSB[0]);
bmp_param.AC2 = Reg_Read16(EEPROM_ADDR_MSB[1],EEPROM_ADDR_LSB[1]);
bmp_param.AC3 = Reg_Read16(EEPROM_ADDR_MSB[2],EEPROM_ADDR_LSB[2]);
bmp_param.AC4 = Reg_Read16(EEPROM_ADDR_MSB[3],EEPROM_ADDR_LSB[3]);
bmp_param.AC5 = Reg_Read16(EEPROM_ADDR_MSB[4],EEPROM_ADDR_LSB[4]);
bmp_param.AC6 = Reg_Read16(EEPROM_ADDR_MSB[5],EEPROM_ADDR_LSB[5]);
bmp_param.B1 = Reg_Read16(EEPROM_ADDR_MSB[6],EEPROM_ADDR_LSB[6]);
bmp_param.B2 = Reg_Read16(EEPROM_ADDR_MSB[7],EEPROM_ADDR_LSB[7]);
bmp_param.MB = Reg_Read16(EEPROM_ADDR_MSB[8],EEPROM_ADDR_LSB[8]);
bmp_param.MC = Reg_Read16(EEPROM_ADDR_MSB[9],EEPROM_ADDR_LSB[9]);
bmp_param.MD = Reg_Read16(EEPROM_ADDR_MSB[10],EEPROM_ADDR_LSB[10]);
}
第二步：读取温度、气压初始值
温度初始值读取步骤：（1）往寄存器0xf4写入0x2e，等待4、5ms；（2）读0xf6（高八位）和0xf7（低八位）两个寄存器；（3）进行换算: UT=MSB <<8 +LSB。
气压初始值读取步骤：（1）往寄存器0xf4写入0x34（如果不是默认的工作模式，需要加上oss左移六位的结果，oss为设置工作模式的寄存器0xf4的bit7、bit6位），等待4、5ms；（2）读0xf6（16-23位）、0xf7（8-15位）和0xf8（0-7位）三个寄存器；（3）进行换算: UP=MSB <<16 + LSB<<8 + XLSB >> (8-oss(这个同温度初始值读取一样))。
UT读取
uint8_t data = 0x2e;
HAL_I2C_Mem_Write (&hi2c1 ,DEVICE_ADDER ,CTRL_MEAS ,1,&data ,1,1000);
HAL_Delay(10);
int32_t UT = Reg_Read16(0xf6,0xf7);
UP读取
data = 0x34;
HAL_I2C_Mem_Write (&hi2c1 ,DEVICE_ADDER ,CTRL_MEAS ,1,&data ,1,1000);
HAL_Delay(10);
int32_t UP = Reg_Read32(0xf6,0xf7,0xf8) >> 8 ;
第三步：计算温度、气压
根据第一步读出来的校准系数和第二步读出来的UT、UP进行换算，最后得出来的T（温度，每个数值代表0.1摄氏度），p（气压，每个数值代表1帕）。具体过程如下图
温度换算
int32_t X1 = (UT-bmp_param.AC6)* bmp_param.AC5 >> 15;
int32_t X2 = (bmp_param.MC << 11) / (X1 + bmp_param.MD);
int32_t T = (X1 + X2 +8) >> 4 ;
气压换算（比较复杂）
int32_t B6 = X1 + X2 - 4000;
X1 = (B6 * B6 >> 12) * bmp_param.B2 >> 11;
X2 = bmp_param.AC2 * B6 >> 11;
int32_t X3 = X1 + X2;
int32_t B3 = (((bmp_param.AC1 << 2) + X3) + 2) >> 2;
X1 = bmp_param.AC3 * B6 >> 13;
X2 = (B6 * B6 >> 12) * bmp_param.B1 >> 16;
X3 = (X1 + X2 + 2) >> 2;
uint32_t B4 = bmp_param.AC4 * (uint32_t)(X3 + 32768) >> 15;
uint32_t B7 = ((uint32_t)UP - B3) * 50000;
int32_t p;
if(B7 < 0x80000000){
p = (B7 << 1) / B4;
}else{
p = B7/B4 << 1;
}
X1 = (p >> 8) * (p >> 8);
X1 = (X1 * 3038) >> 16;
X2 = (-7375 * p) >> 16;
p = p + ((X1 + X2 + 3791) >> 4);
第四步：计算海拔高度
根据手册提供公式，可以根据气压计算出海拔高度，但此式过于复杂。
在3000M范围内，每升高12M，大气压减小1mmHg，大约133Pa。0海拔高度大约是101325 pa，所以据此可以进行简单近似的计算：altitude = (101325 - p) /133 * 12。
测试结果
不同楼层的高度
这是最低功耗，也是精度最低的工作模式。可以看见精度并不是非常的高，但可以满足一般测量。如需要精度高的测量可以试一下其它工作模式。
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