STM32与多台MS5803压力传感器I2C通讯

ID:272571 · 发表于 2018-1-6 22:38

MS5803压力传感器支持SPI和I2C总线通讯，拥有24位AD转换。能够同时获得压力值和温度值，其中压力测量范围为10-1100mbar，温度的测量范围是-40-85摄氏度。各引脚功能及参数如下：

传感器内部结构图如下：

通讯协议的选择通过PS引脚来设置：

PS引脚电位	通讯模式	使用的引脚
高电平	I2C	SDA, SCL, CSB
低电平	SPI	SDI, SDO, SCLK, CSB

在SPI模式下，SCLK作为外部输入时钟，SDI作为串行数据输入，支持Mode0和Mode3的时钟极性和相位。传感器的响应数据输出为SDO引脚，片选信号为CSB引脚。界限示意图如下：

在I2C模式下，SCLK为外部串行时钟输入，SDA位串行数据通讯。CSB引脚作为地只选择，可以链接到VDD或者GND，这也意味着MS5803可以在一条I2C总线接两个设备。在CSP接高电平时，地址为0x76(1110110 b)，而CSB接低电平时，地址为0x77 (1110111 b)这个地址是高七位，最后以为有读写命令来决定。实现写命令时，最后一位为0，实现读命令时，最后一位为1。

MS5803拥有5个基本命令：复位、读取出厂校准值、数据1转换（压力值数据）、数据2转换（温度值数据）和读取ADC的转换结果。具体分配如下：

因为MS5803的地址位仅有1位是可以设定的，所以一条I2C总线最多只能挂2个MS5803模块。为了让程序具有较好的可移植性，我们在便写程序时不使用对硬件的直接操作，而采用函数指针来操作，所以我们定义了：

/*向MS5803下发指令，指令格式均为1个字节*/

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

/*从MS5803读取多个字节数据的值*/

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

以上两个函数指针来实现针对硬件的读写操作。接下来我们开始编写代码。

（1）复位操作

复位操作的数据流如下图所示，只需要发送一条命令就可完成：

[url=]

[/url]

/*复位MS5803操作*/

void ResetForMS5803(uint8_t deviceAddress,WriteCommandToMS5803Type WriteCommandToMS5803)

{

uint8_t command=COMMAND_RESET;

/*下发复位命令*/

WriteCommandToMS5803(deviceAddress,command);

}

[url=]

[/url]

（2）读取校准值

校准值是出厂时厂家校准的各种系数，每台设备都有差异，是固定不变的，只需要一次读取就可以了，共有6个系数，均为16为整数。首先发送读系数的命令，然后读取就可以了，每次读取1个，分6次读取。过程数据流如下图所示：

[url=]

[/url]

/*从MS5803的PROM中读取校准数据*/

void GetCalibrationData(uint8_t deviceAddress,uint16_t *caliPara,WriteCommandToMS5803Type WriteCommandToMS5803,ReadBytesFromMS5803Type ReadBytesFromMS5803)

{

/*C1压力灵敏度*/

caliPara[0]=ReadPromFromMS5803(deviceAddress,COMMAND_PROM_READ_C1,WriteCommandToMS5803,ReadBytesFromMS5803);

/*C2压力补偿值*/

caliPara[1]=ReadPromFromMS5803(deviceAddress,COMMAND_PROM_READ_C2,WriteCommandToMS5803,ReadBytesFromMS5803);

/*C3压力灵敏度温度系数*/

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

/*C4压力补偿温度系数*/

caliPara[3]=ReadPromFromMS5803(deviceAddress,COMMAND_PROM_READ_C4,WriteCommandToMS5803,ReadBytesFromMS5803);

/*C5参考温度*/

caliPara[4]=ReadPromFromMS5803(deviceAddress,COMMAND_PROM_READ_C5,WriteCommandToMS5803,ReadBytesFromMS5803);

/*C6温度传感器温度系数*/

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

}

[url=]

[/url]

（3）读取转换值

读取转换结果值是我们的目的，可以读取温度和压力两个量，不过一次只能读一个。首先发送命令设定采集压力还是温度，并设定精度。然后发送读取的命令，最后读取对应的值。再使用校准系数计算出最终的物理值。

/*获取转换值，包括温度和压力*/
void GetConversionValue(uint8_t deviceAddress,float *pPres,float *pTemp,uint16_t *caliPara,uint16_t *semaphore,WriteCommandToMS5803Type WriteCommandToMS5803,ReadBytesFromMS5803Type ReadBytesFromMS5803)
{
uint16_t senst1; //C1压力灵敏度
uint16_t offt1; //C2压力补偿值
uint16_t tcs; //C3压力灵敏度温度系数
uint16_t tco; //C4压力补偿温度系数
uint16_t tref; //C5参考温度
uint16_t tempsens; //C6温度传感器温度系数
/*从MS5803的PROM中读取校准数据*/
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;
/*读取压力数据*/
digitalPressureValue=ReadConversionFromMS5803(deviceAddress,COMMAND_CONVERTD1OSR4096,WriteCommandToMS5803,ReadBytesFromMS5803);
Delayms(20);
/*读取温度数据*/
digitalTemperatureValue=ReadConversionFromMS5803(deviceAddress,COMMAND_CONVERTD2OSR4096,WriteCommandToMS5803,ReadBytesFromMS5803);
/*对温度进行一阶修正*/
int32_t dT;
int32_t temp;
dT=digitalTemperatureValue-tref*256;
temp=(int32_t)(2000+dT*tempsens/pow(2,23));
/*对压力进行一阶修正*/
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));
/*对温度和压力进行二阶修正*/
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;
}
}

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