MS5837-30BA压力传感器的使用

ID:408946 · 发表于 2018-10-13 11:36

硕士毕业设计做的是水下机器人。深度计就是测量水下机器人垂直方向位置的重要传感器。
目前，常用的航模级水下压力深度计是MS5837-30BA压力传感器，该传感器I2C接口，量程为绝压0~30Bar（0~3Mpa），内部AD分辨率达24位，传感器配上防水外壳就成为一款分辨率达2mm测量深度200米的深度传感器。此外该传感器还具有压力值温漂修正的功能，也可以作为温度计使用。
该款传感器是I2C接口的，（地址：1110110X WRITE:0,READ:1），通过这一通信模式，可以得到出产标定的参数、实时检测的压力值和温度值。
标定参数这个传感器有个优点，每个传感器出厂时，都进行了标定，标定的参数会固化保存在传感器的寄存器中，以便使用者进行读取，从而进行修正。标定参数如下表：

表1 内部参数

IIC地址指令如下，C0~C6对应0xA0~0xAE，其中C0指令得到的16位数据，前4位是CRC校验位，后12位是出产编号，其余的就是参数对应的地址指令。

通过I2C读取了标定参数：
C0 0xB001  45057D  B-1011是四位CRC校验位
C1 0x857C  34172D                                           SENS
C2 0x872B  34603D                                           OFF
C3 0x4E6E  20078D                                              TCS
C4 0x5327  21287D                                              TCO
C5 0x665A  26202D                                              T_REF
C6 0x661E  26142D                                              TEMPSENS
crc校验程序如下：

unsigned char crc4(unsigned int n_prom[]) // n_prom defined as 8x unsigned int (n_prom[8])

{

int cnt; // simple counter

unsigned int n_rem=0; // crc remainder

unsigned char n_bit;

n_prom[0]=((n_prom[0]) & 0x0FFF); // CRC byte is replaced by 0

n_prom[7]=0; // Subsidiary value, set to 0

for (cnt = 0; cnt < 16; cnt++) // operation is performed on bytes

{ // choose LSB or MSB

if (cnt%2==1) n_rem ^= (unsigned short) ((n_prom[cnt>>1]) & 0x00FF);

else n_rem ^= (unsigned short) (n_prom[cnt>>1]>>8);

for (n_bit = 8; n_bit > 0; n_bit--)

{

if (n_rem & (0x8000)) n_rem = (n_rem << 1) ^ 0x3000;

else n_rem = (n_rem << 1);

}

}

n_rem= ((n_rem >> 12) & 0x000F); // final 4-bit remainder is CRC code

return (n_rem ^ 0x00);

}
复制代码

求解步骤
由于得到的标定参数都是固化的，所以只需在初始化的时候读一次即可。在获取标定参数之后，分为两个步骤，第一步是利用标定参数和测量的值，获取压力和温度值，通过标定参数进行软件补偿；第二步是对压力值进行温度补偿。
第一步压力和温度获取和软件补偿
如图1，在得到固定的校验参数以后，结合得到的标定参数可得到获取24位精度的压力（D1）和温度（D2）

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// Terms called
dT = D2-(uint32_t)(C[5])*256L;
SENS = (int64_t)(C[1])*32768L+((int64_t)(C[3])*dT)/256L;
OFF = (int64_t)(C[2])*65536L+((int64_t)(C[4])*dT)/128L;

//Temp and P conversion
Ms5837_Temp = 2000L+(int64_t)(dT)*C[6]/8388608LL;
Ms5837_P = (D1*SENS/(2097152L)-OFF)/(8192l);

图1 压力和温度读取以及软件补偿

第二步温度补偿
在得到第一步的温度和压力后，对压力值进行温度补偿，步骤如图2。

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//Second order compensation
  if((Ms5837_Temp/100)<20){       //Low temp
Ti = (3*(int64_t)(dT)*(int64_t)(dT))/(8589934592LL);
OFFi = (3*(Ms5837_Temp-2000)*(Ms5837_Temp-2000))/2;
SENSi = (5*(Ms5837_Temp-2000)*(Ms5837_Temp-2000))/8;
if((Ms5837_Temp/100)<-15){ //Very low temp
   OFFi = OFFi+7*(Ms5837_Temp+1500l)*(Ms5837_Temp+1500l);
   SENSi = SENSi+4*(Ms5837_Temp+1500l)*(Ms5837_Temp+1500l);
}
  }
  else if((Ms5837_Temp/100)>=20){ //High temp
Ti = 2*(dT*dT)/(137438953472LL);
OFFi = (1*(Ms5837_Temp-2000)*(Ms5837_Temp-2000))/16;
SENSi = 0;
  }

  OFF2 = OFF-OFFi;          //Calculate pressure and temp second order
  SENS2 = SENS-SENSi;

  Ms5837_Temp = (Ms5837_Temp-Ti);
  Ms5837_P = (((D1*SENS2)/2097152l-OFF2)/8192l);

图2 温度补偿流程

I2C接口读取流程流程图如图3所示，先是读取标定值，然后依次对压力和温度的24位数据进行读取。读取前，需要对其进行转换（conversion），不同采样率和采样对象，对应不同的指令，指令如图4。不同的采样率对应不同的转换时间（见图5）。

图3 IIC读取流程图

图4 指令

图5 采样率与转换时间

每个步骤I2C具体流程见datasheet P10-11

datasheetENG_DS_MS5837-30BA_B1
学习，学习，还是学习

ID:586837 · 发表于 2019-7-19 13:11

最近我也在做这个，但是在stm32读i2c上碰见了问题，没有stm32的基础，不会用

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