BMP180是一款高精度、小体积、低能耗的压力传感器,可以轻松应用在移动设备中.在测量海拔高度时,传统的做法是通过测量某一高度的大气压力,再经过换算才能得到高度数据。BMP180不仅可以实时的测量大气压力,还能测量实时温度。同时它还具有IIC总线接口,便于单片机进行访问。另外它的使用也很方便,不需要太多的操作就可读取到气压及测量数据
模块来源
规格参数
工作电压:1.8~3.6V
工作电流:0.1~1000uA
温度精度:±1℃
温度范围:0~65℃
气压范围:300~1100 hPa
气压精度:1 hPa
输出方式: IIC
管脚数量:3 Pin
以上信息见厂家资料文件
移植过程
我们的目标是将例程移植至开发板上【能够测量环境温度、气压、高度】。首先要获取资料,查看数据手册应如何实现读取数据,再移植至我们的工程。
查看资料
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。
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。
和所有的IIC总线器件一样,BMP180也有一个器件的固定地址,根据其数据手册,出厂时默认BMP180的从机地址为0xEE(写入方向),或0xEF(读出方向)。
以下为读取温度与气压的步骤:
- 把16位的校准数值读取到单片机中,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。
- 温度初始值读取步骤:
- 往寄存器0xf4写入0x2e,等待4、5ms;
- 读0xf6(高八位)和0xf7(低八位)两个寄存器;
- 进行换算: UT=MSB <<8 +LSB。
- 气压初始值读取步骤:
- 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;
- 读0xf6(16-23位)、0xf7(8-15位)和0xf8(0-7位)三个寄存器;
- 进行换算: UP=MSB <<16 + LSB<<8 + XLSB >> (8-oss(这个同温度初始值读取一样))。
- 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)。
引脚选择
这里选择的引脚见引脚接线表
代码移植
下载为大家准备的驱动代码文件夹,复制到自己工程中\luban-lite\application\rt-thread\helloworld\user-bsp
文件夹下
提示
如果未找到 user-bsp
这个文件夹,说明你未进行模块移植的前置操作。请转移到手册使用必要操作(点击跳转)中进行必要的配置操作!!!
接下来打开自己的工程,开始修改Kconfig文件。
1、在 VSCode 中打开 application\rt-thread\helloworld\Kconfig 文件
2、在该文件的 #endif
前面添加该模块的 Kconfig路径语句
# BMP180气压传感器
source "application/rt-thread/helloworld/user-bsp/bmp180-pressure-sensor/Kconfig"
2
menuconfig操作
1、我们 双击 luban-lite
文件夹下的 win_env.bat
脚本打开env工具:
2、输入以下命令列出所有可用的默认配置:
scons --list-def
3、选择 d13x_JLC_rt-thread_helloworld
这个配置!这个是我们衡山派开发板的默认配置!输入以下命令即可:
scons --apply-def=7
或者
scons --apply-def=d13x_JLC_rt-thread_helloworld_defconfig
这两个命令作用是一样的,一个是 文件名 ,一个是 编号 !!!
4、输入以下命令进入menuconfig菜单
scons --menuconfig
进入以下界面:
5、选中 Porting code using the LCKFB module
按
Y
选中按
N
取消选中方向键
左右
调整 最下面菜单的选项方向键
上下
调整 列表的选项
回车
执行最下面菜单的选项
6、回车进入 Porting code using the LCKFB module
菜单
7、按方向键 上下
选中 Using BMP180 pressure sensor
后按 Y
键,看到前面括号中出现一个 *
号,就可以下一步了。
8、按方向键 左右
选中 <Save>
然后一路回车
,然后 退出
即可
编译
我们 保存并退出menuconfig菜单 之后,输入以下命令进行编译:
scons
或
scons -j16
-j 用来选择参与编译的核心数: 我这里是选择16
大家可以根据自己的电脑来选择
核心越多编译越快
如果写的数量高于电脑本身,那么就自动按照最高可用的来运行!
镜像烧录
编译完成之后会在 \luban-lite\output\d13x_JLC_rt-thread_helloworld\images
文件夹下生成一个 d13x_JLC_v1.0.0.img
镜像文件!
然后我们烧录镜像,具体的教程请查看:镜像烧录(点击跳转🚀)
到这里完成了,请移步到 最后一节 进行移植验证。
工程代码解析
bsp_bmp180.c
/*
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* 开发板官网:www.lckfb.com
* 文档网站:wiki.lckfb.com
* 技术支持常驻论坛,任何技术问题欢迎随时交流学习
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*/
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <math.h>
#include <getopt.h>
#include <sys/time.h>
#include <rtthread.h>
#include <inttypes.h>
#include <finsh.h>
#include "hal_adcim.h"
#include "rtdevice.h"
#include "aic_core.h"
#include "aic_log.h"
#include "hal_gpai.h"
#include "aic_hal_gpio.h"
#include "hal_i2c.h"
#include "bsp_bmp180.h"
#define I2C_BUS_NAME "i2c0" /* I2C总线设备名称 */
#define SLAVE_ADDR 0x77 /* 器件地址 */
static struct rt_i2c_bus_device *i2c_bus = RT_NULL; /* I2C总线设备句柄 */
typedef struct _BMP180_STRUCT{
short AC1;
short AC2;
short AC3;
uint16_t AC4;
uint16_t AC5;
uint16_t AC6;
short B1;
short B2;
short MB;
short MC;
short MD;
}_BMP180_PARAM_;
static _BMP180_PARAM_ param = {0};
static long B5 = 0;
/* 发送数据 */
static rt_err_t write_data(struct rt_i2c_bus_device *bus, rt_uint8_t len, rt_uint8_t *data)
{
struct rt_i2c_msg msgs;
msgs.addr = SLAVE_ADDR;
msgs.flags = RT_I2C_WR;
msgs.buf = data;
msgs.len = len;
/* 调用I2C设备接口传输数据 */
if (rt_i2c_transfer(bus, &msgs, 1) == 1)
{
return RT_EOK;
}
else
{
return -RT_ERROR;
}
}
/* 读取数据 */
static rt_err_t read_data(struct rt_i2c_bus_device *bus, rt_uint8_t len, rt_uint8_t *buf)
{
struct rt_i2c_msg msgs;
msgs.addr = SLAVE_ADDR; // 器件地址
msgs.flags = RT_I2C_RD; // 读写标志的设定
msgs.buf = buf; // 发送缓存区地址
msgs.len = len; // 发送的字节长度
/* 调用I2C设备接口传输数据 */
if (rt_i2c_transfer(bus, &msgs, 1) == 1)
{
return RT_EOK;
}
else
{
return -RT_ERROR;
}
}
/******************************************************************
* 函 数 名 称:BMP180_Write_Cmd
* 函 数 说 明:向BMP180写入一个字节数据
* 函 数 形 参:regaddr寄存器地址 cmd写入的数据
* 函 数 返 回:RT_EOK:成功 -RT_ERROR:失败
* 作 者:LC
* 备 注:regaddr=0xf4, cmd=0X2E
******************************************************************/
static int BMP180_Write_Cmd(uint8_t regaddr, uint8_t cmd)
{
uint8_t send_buff[2] = {regaddr, cmd};
if(RT_EOK != write_data(i2c_bus, 2, send_buff))
{
LOG_E("BMP180_Write_Cmd failed !!");
return -RT_ERROR;
}
return RT_EOK;
}
/******************************************************************
* 函 数 名 称:BMP180_Read16
* 函 数 说 明:读取BMP180数据
* 函 数 形 参:regaddr读取的地址 len读取的长度
* 函 数 返 回:读取到的数据 RT_ERROR:错误
* 作 者:LC
* 备 注:无
******************************************************************/
static uint16_t BMP180_Read16(uint16_t regaddr, uint8_t len)
{
uint8_t send_buff = 0;
uint8_t recv_buff[50] = {0};
int timeout = 1000;
int i = 0;
for( i = 0; i < len; i++ )
{
send_buff = regaddr + i;
if(RT_EOK != write_data(i2c_bus, 1, &send_buff))
{
LOG_E("[%d]BMP180_Read16-->write_data failed !!",i);
continue;
}
while(timeout--)
{
if(RT_EOK == read_data(i2c_bus, 1, &recv_buff[i]))
{
break;
}
aicos_udelay(10);
}
if(!timeout)
{
LOG_E("[%d]BMP180_Read16-->read_data failed !!",i);
return RT_ERROR;
}
aicos_mdelay(1);
}
if( len == 2 ) return ( (recv_buff[0] << 8) | recv_buff[1] );
if( len == 3 ) return (( (recv_buff[0] << 16) | (recv_buff[1] << 8) | (recv_buff[2]) ) >> 8);
return RT_ERROR;
}
/******************************************************************
* 函 数 名 称:BMP180_Get_Temperature
* 函 数 说 明:读取温度单位℃
* 函 数 形 参:无
* 函 数 返 回:温度 -RT_ERROR:错误
* 作 者:LC
* 备 注:无
******************************************************************/
static float BMP180_Get_Temperature(void)
{
long UT = 0;
long X1 = 0, X2 = 0;
int ret = BMP180_Write_Cmd(0XF4, 0X2E);
if(ret != RT_EOK)
{
LOG_E("BMP180_Get_Temperature->BMP180_Write_Cmd(0XF4, 0X2E) failed !!");
return -RT_ERROR;
}
aicos_mdelay(6);
UT = BMP180_Read16(0xf6, 2);
if(UT == RT_ERROR)
{
LOG_E("BMP180_Get_Temperature->BMP180_Read16(0xf6, 2) failed !!");
return -RT_ERROR;
}
X1 = ((long)UT - param.AC6) * param.AC5 / 32768.0;
X2 = ((long)param.MC * 2048.0) / ( X1 + param.MD );
B5 = X1 + X2;
return ((B5+8)/16.0)*0.1f;
}
/******************************************************************
* 函 数 名 称:BMP180_Get_Pressure
* 函 数 说 明:读取气压,单位Pa
* 函 数 形 参:无
* 函 数 返 回:当前气压,单位Pa -RT_ERROR:错误
* 作 者:LC
* 备 注:无
******************************************************************/
static float BMP180_Get_Pressure(void)
{
long UP = 0;
uint8_t oss = 0;
long X1 = 0, X2 = 0;
int ret = BMP180_Get_Temperature();
if(ret == -RT_ERROR)
{
LOG_E("BMP180_Get_Pressure --> BMP180_Get_Temperature failed !!");
return -RT_ERROR;
}
ret = BMP180_Write_Cmd(0XF4, (0X34+(oss<<6)));
if(ret != RT_EOK)
{
LOG_E("BMP180_Get_Pressure --> BMP180_Write_Cmd failed !!");
return -RT_ERROR;
}
aicos_mdelay(10);
UP = BMP180_Read16(0xf6, 3);
if(UP == RT_ERROR)
{
LOG_E("BMP180_Get_Pressure --> BMP180_Read16 failed !!");
return -RT_ERROR;
}
int32_t B6 = B5 - 4000;
X1 = (B6 * B6 >> 12) * param.B2 >> 11;
X2 = param.AC2 * B6 >> 11;
int32_t X3 = X1 + X2;
int32_t B3 = (((param.AC1 << 2) + X3) + 2) >> 2;
X1 = param.AC3 * B6 >> 13;
X2 = (B6 * B6 >> 12) * param.B1 >> 16;
X3 = (X1 + X2 + 2) >> 2;
uint32_t B4 = 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);
return p;
}
/******************************************************************
* 函 数 名 称:BMP180_Get_Altitude
* 函 数 说 明:计算海拔高度
* 函 数 形 参:p=当前气压
* 函 数 返 回:海拔高度
* 作 者:LCKFB
* 备 注:参考海平面压强 : 101325.0f
******************************************************************/
static float BMP180_Get_Altitude(float p)
{
float altitude = 0;
altitude = 44330*(1 - pow((p)/ 101325.0f, 1.0f / 5.255f));
// rt_kprintf("altitude = %.2f\r\n",altitude);
return altitude;
}
/******************************************************************
* 函 数 名 称:BMP180_Get_param
* 函 数 说 明:获取出厂校准值
* 函 数 形 参:无
* 函 数 返 回:RT_EOK:成功 -RT_ERROR:失败
* 作 者:LCKFB
* 备 注:无
******************************************************************/
static int BMP180_Get_param(void)
{
uint16_t value = 0;
// 读取AC1
value = BMP180_Read16(0xaa, 2);
if (value == RT_ERROR)
{
LOG_E("Failed to read AC1");
return -RT_ERROR;
}
param.AC1 = value;
// 读取AC2
value = BMP180_Read16(0xac, 2);
if (value == RT_ERROR)
{
LOG_E("Failed to read AC2");
return -RT_ERROR;
}
param.AC2 = value;
// 读取AC3
value = BMP180_Read16(0xae, 2);
if (value == RT_ERROR)
{
LOG_E("Failed to read AC3");
return -RT_ERROR;
}
param.AC3 = value;
// 读取AC4
value = BMP180_Read16(0xb0, 2);
if (value == RT_ERROR)
{
LOG_E("Failed to read AC4");
return -RT_ERROR;
}
param.AC4 = value;
// 读取AC5
value = BMP180_Read16(0xb2, 2);
if (value == RT_ERROR)
{
LOG_E("Failed to read AC5");
return -RT_ERROR;
}
param.AC5 = value;
// 读取AC6
value = BMP180_Read16(0xb4, 2);
if (value == RT_ERROR)
{
LOG_E("Failed to read AC6");
return -RT_ERROR;
}
param.AC6 = value;
// 读取B1
value = BMP180_Read16(0xb6, 2);
if (value == RT_ERROR)
{
LOG_E("Failed to read B1");
return -RT_ERROR;
}
param.B1 = value;
// 读取B2
value = BMP180_Read16(0xb8, 2);
if (value == RT_ERROR)
{
LOG_E("Failed to read B2");
return -RT_ERROR;
}
param.B2 = value;
// 读取MB
value = BMP180_Read16(0xba, 2);
if (value == RT_ERROR)
{
LOG_E("Failed to read MB");
return -RT_ERROR;
}
param.MB = value;
// 读取MC
value = BMP180_Read16(0xbc, 2);
if (value == RT_ERROR)
{
LOG_E("Failed to read MC");
return -RT_ERROR;
}
param.MC = value;
// 读取MD
value = BMP180_Read16(0xbe, 2);
if (value == RT_ERROR)
{
LOG_E("Failed to read MD");
return -RT_ERROR;
}
param.MD = value;
return RT_EOK;
}
/**********************************************************
* 函 数 名 称:BMP180_Init
* 函 数 功 能:初始化BMP180
* 传 入 参 数:无
* 函 数 返 回:RT_OK:完成 -RT_ERROR:错误
* 作 者:LCKFB
* 备 注:
**********************************************************/
int BMP180_Init(void)
{
int ret = 0;
/* 查找I2C总线设备,获取I2C总线设备句柄 */
i2c_bus = (struct rt_i2c_bus_device *)rt_device_find(I2C_BUS_NAME);
if(i2c_bus == RT_NULL)
{
LOG_E("no device: %s",I2C_BUS_NAME);
return -RT_ERROR;
}
else
{
rt_kprintf("\nfind device: %s\n",I2C_BUS_NAME);
}
aicos_mdelay(50); // 延时一小会儿
/* 获取基准值 */
ret = BMP180_Get_param();
if(ret != RT_EOK)
{
LOG_E("BMP180_Get_param failed !!");
return -RT_ERROR;
}
rt_kprintf("\nThe BMP180 pressure sensor was initialized successfully \n");
return RT_EOK;
}
/**********************************************************
* 函 数 名 称:BMP180_Read
* 函 数 功 能:读取BMP180_Read的数据
* 传 入 参 数:数据缓存地址
* 函 数 返 回:RT_EOK:完成 -RT_ERROR:错误
* 作 者:LCKFB
* 备 注:
**********************************************************/
int BMP180_Read(float *Temperature, float *Pressure, float *Altitude)
{
/* 读取温度 */
float temp_Temperature = BMP180_Get_Temperature();
if(-RT_ERROR == temp_Temperature)
{
LOG_E("BMP180_Read --> BMP180_Get_Temperature failed !!");
return -RT_ERROR;
}
*Temperature = temp_Temperature; // 传递数据
/* 读取气压 */
float temp_Pressure = BMP180_Get_Pressure();
if(-RT_ERROR == temp_Pressure)
{
LOG_E("BMP180_Read --> BMP180_Get_Temperature failed !!");
return -RT_ERROR;
}
*Pressure = temp_Pressure; // 传递数据
/* 计算海拔 */
*Altitude = BMP180_Get_Altitude(temp_Pressure);
return RT_EOK;
}
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bsp_bmp180.h
/*
* 立创开发板软硬件资料与相关扩展板软硬件资料官网全部开源
* 开发板官网:www.lckfb.com
* 文档网站:wiki.lckfb.com
* 技术支持常驻论坛,任何技术问题欢迎随时交流学习
* 嘉立创社区问答:https://www.jlc-bbs.com/lckfb
* 关注bilibili账号:【立创开发板】,掌握我们的最新动态!
* 不靠卖板赚钱,以培养中国工程师为己任
*/
#ifndef __BSP_BMP180_H__
#define __BSP_BMP180_H__
#include "stdio.h"
int BMP180_Init(void);
int BMP180_Read(float *Temperature, float *Pressure, float *Altitude);
#endif
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Kconfig
这个是一个menuconfig中的选项,如果在菜单中选中该选项,就会在rtconfig.h
中定义一个语句,用来if判断条件编译之类的。
config LCKFB_BMP180_PRESSURE_SENSOR
bool "Using BMP180 pressure sensor"
select AIC_USING_I2C0
default n
help
More information is available at: https://wiki.lckfb.com/
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SConscript
自动化构建文件,如果定义了 LCKFB_BMP180_PRESSURE_SENSOR
和 USING_LCKFB_TRANSPLANT_CODE
就自动编译当前目录下的文件!!
Import('RTT_ROOT')
Import('rtconfig')
import rtconfig
from building import *
cwd = GetCurrentDir()
CPPPATH = [cwd]
src = []
if GetDepend('LCKFB_BMP180_PRESSURE_SENSOR') and GetDepend('USING_LCKFB_TRANSPLANT_CODE'):
src = Glob(os.path.join(cwd, '*.c'))
group = DefineGroup('lckfb-bmp180-pressure-sensor', src, depend = [''], CPPPATH = CPPPATH)
Return('group')
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test_bmp180_pressure_sensor.c
这个文件定义了一个用于处理BMP180气压传感器的线程,初始化了BMP180传感器,并设置了线程的优先级、栈大小和时间片。
线程的主要任务是周期性地读取BMP180的温度、气压和海拔值,并将读取到的数据打印到控制台。线程在读取数据时会进行错误检查,并在一定次数的读取后提供退出线程的命令提示。通过命令行接口,用户可以启动和退出这个线程来测试BMP180传感器的功能。
线程入口函数逻辑
- 初始化时设置循环次数为1。
- 调用BMP180_Init函数来初始化BMP180传感器。
- 如果初始化失败,打印错误信息并返回。
- 在一个无限循环中,首先读取温度、气压和海拔值。
- 如果读取成功,将读取到的值转换为整数格式并打印到控制台。
- 如果读取失败,打印错误信息。
- 当循环次数达到100次时,重置循环次数并打印退出线程的命令提示信息。
- 在每次循环结束时,线程会挂起一段时间,这里是1000毫秒。
BMP180启动函数逻辑
创建名为"bmp180_thread"的线程,入口函数为bmp180_thread_entry,无参数,设置栈大小、优先级和时间片。 如果线程创建成功,启动线程。
BMP180退出函数逻辑
使用rt_thread_delete函数尝试删除bmp180_thread线程。
- 如果删除失败,打印错误信息。
- 如果删除成功,打印退出成功的提示信息。
提示
MSH_CMD_EXPORT宏将test_bmp180_sensor和test_exit_bmp180_sensor函数导出为RT-Thread命令行接口的命令,这样用户可以在RT-Thread的命令行中直接运行这些命令来启动和退出BMP180传感器的读取。
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <getopt.h>
#include <sys/time.h>
#include <rtthread.h>
#include "rtdevice.h"
#include "aic_core.h"
#include "aic_hal_gpio.h"
#include "bsp_bmp180.h"
#define THREAD_PRIORITY 25 // 线程优先级
#define THREAD_STACK_SIZE 1024 // 线程大小
#define THREAD_TIMESLICE 10 // 时间片
static rt_thread_t bmp180_thread = RT_NULL; // 线程控制块
// 线程入口函数
static void bmp180_thread_entry(void *param)
{
int ret = 0;
int while_count = 1; // 循环次数
/* BMP180初始化 */
ret = BMP180_Init();
if(ret != RT_EOK)
{
LOG_E("failed to BMP180_Init !!");
return;
}
while(while_count++)
{
float Temperature = 0;
float Pressure = 0;
float Altitude = 0;
int ret = BMP180_Read(&Temperature, &Pressure, &Altitude); //读取
if(ret != RT_EOK)
{
LOG_E("failed to BMP180_Read !");
}
else
{
uint32_t value_temp = Temperature * 100;
uint32_t value_pres = Pressure * 100;
uint32_t value_alti = Altitude * 100;
rt_kprintf("\nRead [BMP180] Temperature = %d.%02d\n", value_temp/100, value_temp%100);
rt_kprintf("Read [BMP180] Pressure = %d.%02d\n", value_pres/100, value_pres%100);
rt_kprintf("Read [BMP180] Altitude = %d.%02d\n\n", value_alti/100, value_alti%100);
}
if(while_count >= 100)
{
while_count = 1;
rt_kprintf("\nType [test_exit_bmp180_sensor] command to exit BMP180 to read data\n");
rt_kprintf("Note: Pressing [TAB] as you type will autocomplete the command\n");
rt_thread_mdelay(2000);
}
rt_thread_mdelay(1000);
}
}
/* BMP180启动函数 */
static void test_bmp180_sensor(int argc, char **argv)
{
/* 创建线程,名称是 bmp180_thread,入口是 bmp180_thread_entry */
bmp180_thread = rt_thread_create("bmp180_thread",
bmp180_thread_entry, RT_NULL,
THREAD_STACK_SIZE,
THREAD_PRIORITY, THREAD_TIMESLICE);
/* 如果获得线程控制块,启动这个线程 */
if (bmp180_thread != RT_NULL)
rt_thread_startup(bmp180_thread);
}
// 导出函数为命令
MSH_CMD_EXPORT(test_bmp180_sensor, run BMP180 pressure sensor);
/* BMP180退出函数 */
static void test_exit_bmp180_sensor(void)
{
int ret = rt_thread_delete(bmp180_thread);
if(ret != RT_EOK)
{
LOG_E("failed to test_exit_bmp180_sensor !!");
}
else
{
rt_kprintf("\n========BMP180 exit successful !!========\n");
}
}
// 导出函数为命令
MSH_CMD_EXPORT(test_exit_bmp180_sensor, quit BMP180);
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移植验证
我们使用串口调试,将 USB转TTL模块 连接到衡山派开发板上面!!
具体的教程查看:串口调试(点击跳转🚀)
串口波特率默认为
115200
我们在输入下面的命令运行该模块的线程:
输入的时候按下
TAB键
会进行命令补全!!
test_bmp180_sensor
模块上电效果: