2.23 BMP180 气压传感器

1BMP180 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

2.23.1 模块来源

采购链接： GY-68 BMP180 新款 BOSCH 温度 代替 BMP085 气压传感器模块 资料下载链接： https://pan.baidu.com/s/1miTIphm

**图 2.23.1-1 产品实物展示**

2.23.2 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 文件 2.23.2-1 产品规格书

2.23.3 移植过程

我们的目标是在梁山派 GD32F470 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，再移植至我们的工程。

2.23.3.1 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：

1. 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。
2. 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。

1. 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；

（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))。

1. 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）。

2.23.3.2 引脚选择

######### MS5611	######### 立创·梁山派	######### 接线图

| SCL | PF7 | | | SDA | PF9 | | | GND | GND | | | **表 2.23.3.2 各引脚连接** | | |

2.23.3.3 移植至工程

移植步骤中的导入.c 和.h 文件与上一节相同，只是将.c 和.h 文件更改为 bsp_bmp180.c 与 bsp_bmp180.h。见 2.2.3.3 移植至工程。这里不再过多讲述。移植完成后面修改相关代码。

在文件 bsp_bmp180.c 中，编写如下代码。

/********************************************************************************
  * 文 件 名: bsp_bmp180.c
  * 版 本 号: 初版
  * 修改作者: LC
  * 修改日期: 2022年04月26日
  * 功能介绍: 气压传感器bmp180的底层驱动
  * 使用说明:
  ******************************************************************************
  * 开发板官网：www.lckfb.com
*********************************************************************************/

#include "bsp_bmp180.h"
#include "bsp_usart.h"
#include "stdio.h"
#include "systick.h"
#include "math.h"

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_;

_BMP180_PARAM_ param={0};

long B5 = 0;


/******************************************************************
 * 函 数 名 称：BMP180_GPIO_Init
 * 函 数 说 明：BMP180的引脚初始化
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void BMP180_GPIO_Init(void)
{
  /* 使能时钟 */
    rcu_periph_clock_enable(RCU_SCL);
        rcu_periph_clock_enable(RCU_SDA);

        /* 配置SCL为输出模式 */
        gpio_mode_set(PORT_SCL,GPIO_MODE_OUTPUT,GPIO_PUPD_PULLUP,GPIO_SCL);
        /* 配置为推挽输出 50MHZ */
        gpio_output_options_set(PORT_SCL,GPIO_OTYPE_OD,GPIO_OSPEED_50MHZ,GPIO_SCL);

        /* 配置SDA为输出模式 */
        gpio_mode_set(PORT_SDA,GPIO_MODE_OUTPUT,GPIO_PUPD_PULLUP,GPIO_SDA);
        /* 配置为推挽输出 50MHZ */
        gpio_output_options_set(PORT_SDA,GPIO_OTYPE_OD,GPIO_OSPEED_50MHZ,GPIO_SDA);
}


/******************************************************************
 * 函 数 名 称：IIC_Start
 * 函 数 说 明：IIC起始时序
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void IIC_Start(void)
{
        SDA_OUT();

        SDA(1);
        delay_us(5);
        SCL(1);
        delay_us(5);

        SDA(0);
        delay_us(5);
        SCL(0);
        delay_us(5);

}
/******************************************************************
 * 函 数 名 称：IIC_Stop
 * 函 数 说 明：IIC停止信号
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void IIC_Stop(void)
{
        SDA_OUT();
        SCL(0);
        SDA(0);

        SCL(1);
        delay_us(5);
        SDA(1);
        delay_us(5);

}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：IIC_Send_Ack
 * 函 数 说 明：主机发送应答或者非应答信号
 * 函 数 形 参：0发送应答  1发送非应答
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void IIC_Send_Ack(unsigned char ack)
{
        SDA_OUT();
        SCL(0);
        SDA(0);
        delay_us(5);
        if(!ack) SDA(0);
        else         SDA(1);
        SCL(1);
        delay_us(5);
        SCL(0);
        SDA(1);
}


/******************************************************************
 * 函 数 名 称：I2C_WaitAck
 * 函 数 说 明：等待从机应答
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：0有应答  1超时无应答
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
unsigned char I2C_WaitAck(void)
{

        char ack = 0;
        unsigned char ack_flag = 10;
        SCL(0);
        SDA(1);
        SDA_IN();
        delay_us(5);
        SCL(1);
    delay_us(5);

        while( (SDA_GET()==1) && ( ack_flag ) )
        {
                ack_flag--;
                delay_us(5);
        }

        if( ack_flag <= 0 )
        {
                IIC_Stop();
                return 1;
        }
        else
        {
                SCL(0);
                SDA_OUT();
        }
        return ack;
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Send_Byte
 * 函 数 说 明：写入一个字节
 * 函 数 形 参：dat要写人的数据
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void Send_Byte(uint8_t dat)
{
        int i = 0;
        SDA_OUT();
        SCL(0);//拉低时钟开始数据传输

        for( i = 0; i < 8; i++ )
        {
                SDA( (dat & 0x80) >> 7 );
                __nop();
                SCL(1);
                delay_us(5);
                SCL(0);
                delay_us(5);
                dat<<=1;
        }
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Read_Byte
 * 函 数 说 明：IIC读时序
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：读到的数据
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
unsigned char Read_Byte(void)
{
        unsigned char i,receive=0;
        SDA_IN();//SDA设置为输入
    for(i=0;i<8;i++ )
        {
        SCL(0);
        delay_us(5);
        SCL(1);
        delay_us(5);
        receive<<=1;
        if( SDA_GET() )
        {
            receive|=1;
        }
        delay_us(5);
    }
        SCL(0);
  return receive;
}


/******************************************************************
 * 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：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：regaddr=0xf4, cmd=0X2E
******************************************************************/
void BMP180_Write_Cmd(uint8_t regaddr,uint8_t cmd)
{
        IIC_Start();//起始信号
        Send_Byte(0XEE);//器件地址+写
        if( I2C_WaitAck() == 1 ) printf("Write_Cmd NACK -1\r\n");

        Send_Byte(regaddr);
        if( I2C_WaitAck() == 1 ) printf("Write_Cmd NACK -2\r\n");

        Send_Byte(cmd);
        if( I2C_WaitAck() == 1 ) printf("Write_Cmd NACK -3\r\n");

        IIC_Stop();
}

/******************************************************************
 * 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
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
uint16_t BMP180_Read16(uint16_t regaddr,uint8_t len)
{
    int timeout = 0;
    uint16_t dat[3] = {0};
    int i =0;
    for( i = 0; i < len; i++ )
    {
        IIC_Start();//起始信号
        Send_Byte(0XEE);//器件地址+写
        if( I2C_WaitAck() == 1 ) printf("Read_Reg NACK -1\r\n");
        Send_Byte(regaddr+i);
        if( I2C_WaitAck() == 1 ) printf("Read_Reg NACK -2\r\n");

        do{
            timeout++;
            delay_1ms(1);
            IIC_Start();//起始信号
            Send_Byte(0XEF);//器件地址+读
        }while(I2C_WaitAck() == 1 && (timeout < 5) );

        dat[i] = Read_Byte();
        IIC_Send_Ack(1);
        IIC_Stop();
        delay_1ms(1);
    }
    if( len == 2 ) return ( (dat[0]<<8) | dat[1] );
    if( len == 3 ) return (( (dat[0]<<16) | (dat[1]<<8) | (dat[2]) ) >> 8);
    return 0;
}


/******************************************************************
 * 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
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
float BMP180_Get_Temperature(void)
{
        long UT = 0;
        long X1 = 0, X2 = 0;

        BMP180_Write_Cmd(0XF4, 0X2E);
        delay_1ms(6);
        UT = BMP180_Read16(0xf6,2);

        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
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
float BMP180_Get_Pressure(void)
{
        long UP = 0;
    uint8_t oss = 0;
    long X1 = 0, X2 = 0;

    BMP180_Get_Temperature();

        BMP180_Write_Cmd(0XF4, (0X34+(oss<<6)));
        delay_1ms(10);
        UP = BMP180_Read16(0xf6,3);


    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：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
float BMP180_Get_Altitude(float p)
{
//#define PRESSURE_OF_SEA        101325.0f // 参考海平面压强
    float altitude = 0;
    altitude = 44330*(1 - pow((p)/ 101325.0f, 1.0f / 5.255f));
    printf("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：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void BMP180_Get_param(void)
{
        param.AC1 =  BMP180_Read16(0xaa,2);
    param.AC2 =  BMP180_Read16(0xac,2);
    param.AC3 =  BMP180_Read16(0xae,2);
    param.AC4 =  BMP180_Read16(0xb0,2);
    param.AC5 =  BMP180_Read16(0xb2,2);
    param.AC6 =  BMP180_Read16(0xb4,2);
    param.B1  =  BMP180_Read16(0xb6,2);
    param.B2  =  BMP180_Read16(0xb8,2);
    param.MB  =  BMP180_Read16(0xba,2);
    param.MC  =  BMP180_Read16(0xbc,2);
    param.MD  =  BMP180_Read16(0xbe,2);
}

在文件 bsp_bmp180.h 中，编写如下代码。

/********************************************************************************
  * 文 件 名: bsp_bmp180.h
  * 版 本 号: 初版
  * 修改作者: LC
  * 修改日期: 2022年04月26日
  * 功能介绍:
  ******************************************************************************
  * 开发板官网：www.lckfb.com
*********************************************************************************/

#ifndef _BSP_BMP180_H_
#define _BSP_BMP180_H_

#include "gd32f4xx.h"


//端口移植
#define RCU_SDA RCU_GPIOF
#define PORT_SDA GPIOF
#define GPIO_SDA GPIO_PIN_9

#define RCU_SCL RCU_GPIOF
#define PORT_SCL GPIOF
#define GPIO_SCL GPIO_PIN_7

//设置SDA输出模式
#define SDA_OUT()        gpio_mode_set(PORT_SDA,GPIO_MODE_OUTPUT,GPIO_PUPD_PULLUP,GPIO_SDA)
//设置SDA输入模式
#define SDA_IN()        gpio_mode_set(PORT_SDA,GPIO_MODE_INPUT,GPIO_PUPD_PULLUP,GPIO_SDA)
//获取SDA引脚的电平变化
#define SDA_GET()        gpio_input_bit_get(PORT_SDA,GPIO_SDA)
//SDA与SCL输出
#define SDA(x)          gpio_bit_write(PORT_SDA,GPIO_SDA, (x?SET:RESET))
#define SCL(x)          gpio_bit_write(PORT_SCL,GPIO_SCL, (x?SET:RESET))


void BMP180_GPIO_Init(void);
float BMP180_Get_Temperature(void);
float BMP180_Get_Pressure(void);
void BMP180_Write_Cmd(uint8_t regaddr,uint8_t cmd);
void BMP180_Get_param(void);
float BMP180_Get_Altitude(float p);

#endif

2.23.4 移植验证

在自己工程中的 main 主函数中，编写如下。

/********************************************************************************
  * 文 件 名: main.c
  * 版 本 号: 初版
  * 修改作者: LC
  * 修改日期: 2022年04月19日
  * 功能介绍:
  ******************************************************************************
  * 开发板官网：www.lckfb.com
*********************************************************************************/


#include "gd32f4xx.h"
#include "systick.h"
#include <stdio.h>
#include "main.h"
#include "sys.h"
#include "bsp_usart.h"
#include "bsp_bmp180.h"

/************************************************
函数名称 ： main
功    能 ： 主函数
参    数 ： 无
返 回 值 ： 无
作    者 ： LC
*************************************************/
int main(void)
{
        nvic_priority_group_set(NVIC_PRIGROUP_PRE2_SUB2);  // 优先级分组
    systick_config();                                                  // 滴答定时器初始化
        usart_gpio_config(9600U);                                          // 串口0初始化
        BMP180_GPIO_Init();
        BMP180_Get_param();
        printf("start\r\n");
    while(1)
        {

        printf("temp = %.2f\r\n", BMP180_Get_Temperature() );
        printf("Pressure = %.2f\r\n", BMP180_Get_Pressure() );
        BMP180_Get_Altitude(BMP180_Get_Pressure());
        delay_1ms(1000);

    }
}

移植现象：每隔一秒测量一次温度、气压和高度，并发送至串口 0。

移植成功示例，见文件 2.23.4-1 。

文件 2.23.4-1 移植成功示例