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气压计LPS25HB开发(1)----轮询获取气压计数据

嵌入式单片机MCU开发 来源:嵌入式单片机MCU开发 作者:嵌入式单片机MCU开 2024-05-17 15:19 次阅读

概述

最近在弄ST的课程,需要样片的可以加群申请:615061293 。

本文将介绍如何使用 LPS25HB 传感器来读取数据。主要步骤包括初始化传感器接口、验证设备ID、配置传感器的数据输出率和滤波器,以及通过轮询方式持续读取气压数据和温度数据。读取到的数据会被转换为适当的单位并通过串行通信输出。

硬件准备

首先需要准备一个开发板,这里我准备的是自己绘制的开发板,需要的可以进行申请。 主控为STM32U073CC,气压计为LPS25HB

视频教学

[https://www.bilibili.com/video/BV1RJ4m1H71o/]

样品申请

[https://www.wjx.top/vm/OhcKxJk.aspx#]

源码下载

[https://download.csdn.net/download/qq_24312945/89209657]

产品特性

LPS25HB是一款压阻式绝对压力传感器,功能作为数字输出气压计。该设备包括一个感测元件和一个IC接口,通过I2C或SPI从感测元件通信至应用程序。

感测元件,用于检测绝对压力,由使用ST开发的专用工艺制造的悬挂膜组成。

LPS25HB采用全模塑、带孔的LGA封装(HLGA)提供。它保证在-30到+105°C的温度范围内操作。封装设计有孔,以允许外部压力到达感测元件。

通信模式

对于LPS25HB,可以使用IIC进行通讯。

最小系统图如下所示。

本文使用的板子原理图如下所示。

速率

该模块支持的I2C速度为快速模式400k。

生成STM32CUBEMX

用STM32CUBEMX生成例程,这里使用MCU为STM32U073CC。 配置时钟树,配置时钟为48M。

串口配置

查看原理图,PA9和PA10设置为开发板的串口。

配置串口。

IIC配置

配置IIC为快速模式,速度为400k。

SA0地址设置

通过设置SA0管脚的高低电平可以改变模块的地址。

这里设置SA0管脚位输出管脚。

CS片选配置

LPS25HB可以通过CS管脚进行IIC或者SPI通讯切换

串口重定向

打开魔术棒,勾选MicroLIB

在main.c中,添加头文件,若不添加会出现 identifier "FILE" is undefined报错。

/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "stdio.h"
/* USER CODE END Includes */

函数声明和串口重定向:

/* USER CODE BEGIN PFP */
int fputc(int ch, FILE *f){
    HAL_UART_Transmit(&huart1 , (uint8_t *)&ch, 1, 0xFFFF);
    return ch;
}
/* USER CODE END PFP */

参考程序

[https://github.com/STMicroelectronics/lps25hb-pid]

SA0设置模块地址

使能SA0为低电平,配置模块地址。

HAL_GPIO_WritePin(CS_GPIO_Port, CS_Pin, GPIO_PIN_SET);        
    HAL_GPIO_WritePin(SA0_GPIO_Port, SA0_Pin, GPIO_PIN_RESET);    //GPIO_PIN_RESET        


  /* Initialize mems driver interface */
  stmdev_ctx_t dev_ctx;
  dev_ctx.write_reg = platform_write;
  dev_ctx.read_reg = platform_read;
  dev_ctx.handle = &SENSOR_BUS;

    /* Wait sensor boot time */
    HAL_Delay(500);

获取ID

可以向WHO_AM_I (0Fh)获取固定值,判断是否为0xBD。

lps25hb_reset_set为获取函数。

对应的获取ID驱动程序,如下所示。

/* Check device ID */
  whoamI = 0;
  lps25hb_device_id_get(&dev_ctx, &whoamI);
    printf("LPS25HB_ID=0x%x,whoamI=0x%xn",LPS25HB_ID,whoamI);
  if ( whoamI != LPS25HB_ID )
    while (1); /*manage here device not found */

复位操作

可以向CTRL_REG2 (21h)的SWRESET位写入1进行软件复位。

lps25hb_reset_set为重置函数。

对应的驱动程序,如下所示。

/* Restore default configuration */
  lps25hb_reset_set(&dev_ctx, PROPERTY_ENABLE);

  do {
    lps25hb_reset_get(&dev_ctx, &rst);
  } while (rst);

BDU设置

在很多传感器中,数据通常被存储在输出寄存器中,这些寄存器分为两部分:MSB和LSB。这两部分共同表示一个完整的数据值。例如,在一个加速度计中,MSB和LSB可能共同表示一个加速度的测量值。
连续更新模式(BDU = ‘0’):在默认模式下,输出寄存器的值会持续不断地被更新。这意味着在你读取MSB和LSB的时候,寄存器中的数据可能会因为新的测量数据而更新。这可能导致一个问题:当你读取MSB时,如果寄存器更新了,接下来读取的LSB可能就是新的测量值的一部分,而不是与MSB相对应的值。这样,你得到的就是一个“拼凑”的数据,它可能无法准确代表任何实际的测量时刻。
块数据更新(BDU)模式(BDU = ‘1’):当激活BDU功能时,输出寄存器中的内容不会在读取MSB和LSB之间更新。这就意味着一旦开始读取数据(无论是先读MSB还是LSB),寄存器中的那一组数据就被“锁定”,直到两部分都被读取完毕。这样可以确保你读取的MSB和LSB是同一测量时刻的数据,避免了读取到代表不同采样时刻的数据。
简而言之,BDU位的作用是确保在读取数据时,输出寄存器的内容保持稳定,从而避免读取到拼凑或错误的数据。这对于需要高精度和稳定性的应用尤为重要。
可以向CTRL_REG1 (20h)的BDU寄存器写入1进行开启。

对应的驱动程序,如下所示。

/*  Enable Block Data Update */
  lps25hb_block_data_update_set(&dev_ctx, PROPERTY_ENABLE);

设置速率

设置速率和量程可以通过CTRL_REG1 (20h)进行设置。

/* Set Output Data Rate */
  lps25hb_data_rate_set(&dev_ctx, LPS25HB_ODR_1Hz);

轮询读取数据

对于压强和温度数据是否准备好,可以查看STATUS (27h)的Zyxda位,判断是否有新数据到达。

对于压强数据,主要在PRESS_OUT_XL (28h)-PRESS_OUT_H (2Ah)。

压强转换如下所示。

对应代码如下。

/* Read output only if new value is available */
    lps25hb_reg_t reg;
    lps25hb_status_get(&dev_ctx, &reg.status_reg);
    if (reg.status_reg.p_da) {
//      memset(&data_raw_pressure, 0x00, sizeof(int32_t));
//      lps25hb_pressure_raw_get(&dev_ctx, &data_raw_pressure);
//      pressure_hPa = lps25hb_from_lsb_to_hpa( data_raw_pressure);
//      printf("pressure [hPa]:%6.2frn", pressure_hPa);            
            uint8_t reg1[3];
            int32_t ret;
            lps25hb_read_reg(&dev_ctx, LPS25HB_PRESS_OUT_XL,  reg1, 3);    
            ret = reg1[2];
            ret=ret< < 8;
            ret+=reg1[1];
            ret=ret< < 8;
            ret+=reg1[0];
            pressure_hPa=    (float)ret / 4096.0f;
            printf("OUT_XL=%x %x %x %xn",reg1[0],reg1[1],reg1[2],ret);

      printf("pressure [hPa]:%6.2frn", pressure_hPa);
    }

对于温度数据,数据在TEMP_OUT_L (2Bh)-TEMP_OUT_H (2Ch)。

对应代码如下。

if (reg.status_reg.t_da) {
      memset(&data_raw_temperature, 0x00, sizeof(int16_t));
      lps25hb_temperature_raw_get(&dev_ctx, &data_raw_temperature);
      temperature_degC = lps25hb_from_lsb_to_degc(
                           data_raw_temperature);
      printf("temperature [degC]:%6.2frn",temperature_degC);
    }

演示

正常气压为50hPa到1050hPa之间。

审核编辑 黄宇

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