2.43 HP203B 气压高度传感器

2.43.1 模块来源

采购链接： https://item.szlcsc.com/149984.html

**图 2.43.1-1 产品实物展示**

2.43.2 规格参数

工作电压：1.8-3.6V 消耗电流：最大 1.3mA 压力量程：300mbar~1200mbar 压力精度：±1.5mbar 高度精度：10cm

通信接口：IIC 尺寸大小：46x30x17.6mm 相关资料手册

2.43.3 移植过程

我们的目标是在梁山派 GD32F470 上能够判断粉尘浓度的功能。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。

2.43.3.1 查看资料

HP203B 是高分辨率（0.1meter）压力传感器，带有 I²C 接口，包括一个硅压阻压力元件和一个高分辨率 24 位 △∑ ADC。HP203B 提供高精度 24 位压力和温度数字输出，客户可以根据应用需要转换速度和高度，所 有内置计算采用了高速 4ＭＨz 的浮点运算，计算误差小，数据补偿是内部集成，通讯连接非常简单，高度及温 度上下限比较的可编程事件及中断输出控制。HP203B 传感器是采用不锈钢盖子表面封装和符合 RoHS 标准，尺 寸非常小，仅为 3.6x3.8mm,厚度为 1.2mm。

可以直接读取压力值，高度值，温度值

2.43.3.2 引脚选择

######### HP203B	######### 立创·梁山派	######### 接线图

| GND | GND | | | SDA | PC9 | | | SCL | PA8 | | | CSB | GND | | | **表 2.43.3.2 各引脚连接** | | |

2.43.3.3 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_hb203b.c 与 bsp_hb203b.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_hb203b.c 中，编写如下代码。

/********************************************************************************
   * 测试硬件：立创·梁山派开发板GD32F470ZGT6    使用主频200Mhz    晶振25Mhz
   * 版 本 号: V1.0
   * 修改作者: LC
   * 修改日期: 2023年06月12日
   * 功能介绍:
   ******************************************************************************
   * 梁山派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
   * 技术支持常驻论坛，任何技术问题欢迎随时交流学习
   * 立创论坛：club.szlcsc.com
   * 其余模块移植手册：https://dri8c0qdfb.feishu.cn/docx/EGRVdxunnohkrNxItYTcrwAnnHe
   * 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
 *********************************************************************************/

#include "bsp_hb203b.h"
#include "systick.h"


/******************************************************************
 * 函 数 名 称：IIC_Init
 * 函 数 说 明：IIC引脚初始化
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void IIC_Init(void)
{
                /* 使能时钟 */
                rcu_periph_clock_enable(RCU_IIC_SCL);
                rcu_periph_clock_enable(RCU_IIC_SDA);

                /* 配置SCL为输出模式 */
                gpio_mode_set(PORT_IIC_SCL,GPIO_MODE_OUTPUT,GPIO_PUPD_NONE,GPIO_IIC_SCL);
                /* 配置为推挽输出 50MHZ */
                gpio_output_options_set(PORT_IIC_SCL,GPIO_OTYPE_PP,GPIO_OSPEED_50MHZ,GPIO_IIC_SCL);

                /* 配置SDA为输出模式 */
                gpio_mode_set(PORT_IIC_SDA,GPIO_MODE_OUTPUT,GPIO_PUPD_NONE,GPIO_IIC_SDA);
                /* 配置为推挽输出 50MHZ */
                gpio_output_options_set(PORT_IIC_SDA,GPIO_OTYPE_PP,GPIO_OSPEED_50MHZ,GPIO_IIC_SDA);
}


/******************************************************************
 * 函 数 名 称：IIC_Start
 * 函 数 说 明：IIC开始信号
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
char IIC_Start(void)
{
                SDA_OUT();
        SCL(1);
        SDA(0);

        SDA(1);
        delay_us(5);
        SDA(0);
        delay_us(5);

        SCL(0);
        return 0;
}
/******************************************************************
 * 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_Write_Byte
 * 函 数 说 明：IIC写一个字节
 * 函 数 形 参：要写的数据
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void IIC_Write_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：IIC_Read_Byte
 * 函 数 说 明：IIC读取一个字节
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：读到的字节
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
uint8_t IIC_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：IIC_Send_Nack
 * 函 数 说 明：IIC发送非应答
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void IIC_Send_Nack(void)
{
        SDA_OUT();
        SCL(0);
        SDA(0);
        delay_us(5);
                                SDA(1);
        SCL(1);
        delay_us(5);
        SCL(0);
        SDA(1);
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：IIC_Send_Ack
 * 函 数 说 明：IIC发送应答
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void IIC_Send_Ack(void)
{
            SDA_OUT();
        SCL(0);
        SDA(0);
        delay_us(5);
        SDA(0);
        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();

        SCL(1);
        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：HP203B_Reset
 * 函 数 说 明：传感器复位
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：0=复位成功   1=未检测到传感器    2=写数据失败
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
char HP203B_Reset(void)
{
        IIC_Start();
        IIC_Write_Byte(0xEE); //addr+w
        if( I2C_WaitAck() == 1 ) return 1;
        IIC_Write_Byte(0x06); //cmd reset
        if( I2C_WaitAck() == 1 ) return 2;
        IIC_Stop();
        return 0;
}
/******************************************************************
 * 函 数 名 称：HP203B_StartConv
 * 函 数 说 明：传感器开始转换数据
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：0=设置成功   1=未检测到传感器   2=发送数据失败
 * 作       者：LC
 * 备       注：
******************************************************************/
char HP203B_StartConv(void)
{
        IIC_Start();
        IIC_Write_Byte(0xEE); //addr+w
        if( I2C_WaitAck() == 1 ) return 1;
        IIC_Write_Byte(0x40); //cmd conv+osr(4096)+ch(pt)
        if( I2C_WaitAck() == 1 ) return 2;
        IIC_Stop();
        return 0;
}
/******************************************************************
 * 函 数 名 称：HP203B_ReadReg
 * 函 数 说 明：读取传感器的某一个寄存器
 * 函 数 形 参：reg_addr寄存器地址
 * 函 数 返 回：1=未检测到传感器    2=读寄存器失败 其他=成功读到的值
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
unsigned char HP203B_ReadReg(unsigned char reg_addr)
{
        uint8_t val =0;
        IIC_Start();
        IIC_Write_Byte(0xEE); //devaddr+w
        if( I2C_WaitAck() == 1 ) return 1;

        IIC_Write_Byte(0x80|reg_addr); //reg addr
        if( I2C_WaitAck() == 1 ) return 2;
        IIC_Stop();

        IIC_Start();
        IIC_Write_Byte(0xEF); //addr+r
        val = IIC_Read_Byte(); //read + nack
        IIC_Send_Nack();
        IIC_Stop();

        return val;
}
/******************************************************************
 * 函 数 名 称：HP203B_WriteReg
 * 函 数 说 明：向某个寄存器写入一个值
 * 函 数 形 参：reg_addr=要写入的地址  reg_val=要写入的值
 * 函 数 返 回：1=未检测到设备 2=寄存器未响应    3=写入失败  0=写入成功
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
char HP203B_WriteReg(unsigned char reg_addr, unsigned char reg_val)
{
        IIC_Start();
        IIC_Write_Byte(0xEE); //devaddr+w
        if( I2C_WaitAck() == 1 ) return 1;

        IIC_Write_Byte(0x80|reg_addr); //reg addr
        if( I2C_WaitAck() == 1 ) return 2;
        IIC_Write_Byte(reg_val);
        if( I2C_WaitAck() == 1 ) return 3;
        IIC_Stop();
        return 0;
}
/******************************************************************
 * 函 数 名 称：HP203B_ReadData
 * 函 数 说 明：读取传感器数据
 * 函 数 形 参：T=温度数据保存的地址  P=气压数据要保存的地址    A=海拔数据要保存的地址
 * 函 数 返 回：1=未检测到设备 2=寄存器未响应    3=读取失败
 * 作       者：LC
 * 备       注：
******************************************************************/
char HP203B_ReadData(float *T, float *P, float *A)
{
        uint8_t buf[6];
        int data;

        //read Pressure
        IIC_Start();
        IIC_Write_Byte(0xEE); //addr+w
        if( I2C_WaitAck() == 1 ) return 1;
        IIC_Write_Byte(0x30); //cmd read p
        if( I2C_WaitAck() == 1 ) return 2;
        IIC_Stop();

        IIC_Start();
        IIC_Write_Byte(0xEF); //addr+r
        if( I2C_WaitAck() == 1 ) return 3;
        buf[0] = IIC_Read_Byte(); //read + ack
        IIC_Send_Ack();
        buf[1] = IIC_Read_Byte(); //read + ack
        IIC_Send_Ack();
        buf[2] = IIC_Read_Byte(); //read + nack
        IIC_Send_Nack();
        IIC_Stop();

        data = ((buf[0] << 16) | (buf[1] << 8) | buf[2]) & 0xfffff;
        if(data & 0x80000)
                data |= 0xfff00000;                        //补码处理
        *P = data/100.0;                                        //单位 mbar

        //read Temperature
        IIC_Start();
        IIC_Write_Byte(0xEE); //addr+w
        if( I2C_WaitAck() == 1 ) return 4;
        IIC_Write_Byte(0x32); //cmd read t
        if( I2C_WaitAck() == 1 ) return 5;
        IIC_Stop();

        IIC_Start();
        IIC_Write_Byte(0xEF); //addr+r
        if( I2C_WaitAck() == 1 ) return 6;
        buf[0] = IIC_Read_Byte(); //read + ack
        IIC_Send_Ack();
        buf[1] = IIC_Read_Byte(); //read + ack
        IIC_Send_Ack();
        buf[2] = IIC_Read_Byte(); //read + nack
        IIC_Send_Nack();


        IIC_Stop();

        data = ((buf[0] << 16) | (buf[1] << 8) | buf[2]) & 0xfffff;
        if(data & 0x80000)
                data |= 0xfff00000;                        //补码处理

        *T = data/100.0;                                        //单位 摄氏度
        //read Altitude
        IIC_Start();
        IIC_Write_Byte(0xEE); //addr+w
        if( I2C_WaitAck() == 1 ) return 7;
        IIC_Write_Byte(0x31); //cmd read a
        if( I2C_WaitAck() == 1 ) return 8;
        IIC_Stop();

        IIC_Start();
        IIC_Write_Byte(0xEF); //addr+r
        if( I2C_WaitAck() == 1 ) return 9;
        buf[0] = IIC_Read_Byte(); //read + ack
        IIC_Send_Ack();
        buf[1] = IIC_Read_Byte(); //read + ack
        IIC_Send_Ack();
        buf[2] = IIC_Read_Byte(); //read + nack
        IIC_Send_Nack();
        IIC_Stop();

        data = ((buf[0] << 16) | (buf[1] << 8) | buf[2]) & 0xfffff;
        if(data & 0x80000)
                data |= 0xfff00000;                        //补码处理
        *A = data/100.0;                                        //单位 0.01m
    return 0;
}

在文件 bsp_hb203b.h 中，编写如下代码。

#ifndef _BSP_HB203B_H_
#define _BSP_HB203B_H_

#include "gd32f4xx.h"


//-----------------IIC端口移植----------------
//SCL - PA8 I2C2_SCL
//SDA - PC9 I2C2_SDA
#define RCU_IIC_SCL     RCU_GPIOA//SCL
#define PORT_IIC_SCL    GPIOA
#define GPIO_IIC_SCL    GPIO_PIN_8

#define RCU_IIC_SDA     RCU_GPIOC//SDA
#define PORT_IIC_SDA    GPIOC
#define GPIO_IIC_SDA    GPIO_PIN_9


//设置SDA输出模式
#define SDA_OUT()        gpio_mode_set(PORT_IIC_SDA,GPIO_MODE_OUTPUT,GPIO_MODE_OUTPUT,GPIO_IIC_SDA)
//设置SDA输入模式
#define SDA_IN()        gpio_mode_set(PORT_IIC_SDA,GPIO_MODE_INPUT,GPIO_MODE_OUTPUT,GPIO_IIC_SDA)
//获取SDA引脚的电平变化
#define SDA_GET()        gpio_input_bit_get(PORT_IIC_SDA,GPIO_IIC_SDA)
//SDA与SCL输出
#define SDA(x)          gpio_bit_write(PORT_IIC_SDA,GPIO_IIC_SDA, (x?SET:RESET))
#define SCL(x)          gpio_bit_write(PORT_IIC_SCL,GPIO_IIC_SCL, (x?SET:RESET))

void IIC_Init(void);
char HP203B_Reset(void);
char HP203B_StartConv(void);
unsigned char HP203B_ReadReg(unsigned char reg_addr);
char HP203B_ReadData(float *T, float *P, float *A);


#endif

2.43.4 移植验证

在自己工程中的 main 主函数中，编写如下。

#include "gd32f4xx.h"
#include "systick.h"
#include "bsp_usart.h"
#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
#include "bsp_hb203b.h"

int main(void)
{
        float pressure, temperature, altitude;


        nvic_priority_group_set(NVIC_PRIGROUP_PRE2_SUB2);  // 优先级分组
        systick_config();//滴答定时器初始化 1ms

    usart_gpio_config(115200);
    printf("start        run\r\n");

        //硬件IIC初始化
        IIC_Init();
        HP203B_Reset();
        delay_1ms(100);
        HP203B_StartConv();

    while(1)
    {
                        //读取温度气压海拔数据
                        if(HP203B_ReadReg(0x0d) & 0x40)
                        {
                                HP203B_ReadData(&temperature, &pressure, &altitude);
                                HP203B_StartConv();
                        }
                        //显示HP203的温度数据
                        printf("TEMP = %.2f\r\n", temperature);
                        //显示HP203的气压数据
                        printf("PRES = %.2f\r\n", pressure );
                        //显示HP203的海拔数据
                        printf("ALTI = %.2f\r\n",altitude );
                        delay_1ms(1000);
                }
}

移植现象：输出温度、气压、海拔高度数据。

移植成功示例，见文件 2.43.4-1 。

文件 2.43.4-1 移植成功示例