本章主要介绍大气压计的实现,EDU k1板载了SI的一款温湿度传感器SPL06,该传感器不但能测量大气压,还能测量温度。由于大气压的跟海拔成反比关系,如果知道当地大气压,则可以估算出当地的海拔高度。本章我们将向大家介绍如何使用haas1000来读取传感器信息,并把所有这些显示在OLED模块上。
开始学习之前我们先看一下显示效果。如下:
- I2C通信原理 - SPL06大气压传感器原理 - OLED绘图123I2C通信原理
上一章已有介绍,这里不在赘述。
SPL06传感器简介SPL06-007是歌尔推出的小型化数字气压传感器,具有高精度和低功耗的特点。SPL06-007既是压力传感器又是温度传感器。压力传感器元件基于电容式传感原理,确保温度变化时的高精度。小封装使SPL06-007成为移动应用和可穿戴设备的理想选择。
SPL06-007的内部信号处理器将压力和温度传感器元件的输出转换为24位结果。每个压力传感器已单独校准,并包含校准系数。这些系数用于将测量结果转换为真实压力和温度值。
SPL06-007有一个FIFO,可以存储最新的32个测量值。通过使用FIFO,主机处理器可以在两次读出之间的较长时间内保持休眠模式。这可以降低整个系统的功耗。传感器测量和校准系数可通过串行I2C接口获得。
- 压力范围:300hPa到1100hPa(+9000米到-500米(与海平面有关)) - 温度范围:-40到+85°C - 电源电压:1.7V到3.6V(VDD),1.2V到3.6V(VDDIO) - 包装:带金属盖的LGA包装 - 封装:2.5mm x 2.0mm; - 相对精度:±0.06hPa,相当于±0.5m - 绝对精度:典型。±1hPa(300hPa到1100hPa) - 温度精度:±0.5°C。 - 压力温度灵敏度: 0.5Pa/K - 测量时间:典型值:28 ms;最小值:3 ms。 - 平均电流消耗:高精度:60μA,低功耗:3μA,待机: 1μA。 - I2C和SPI接口,嵌入式24位ADC - FIFO:存储最新的32个压力或温度测量值。 - 无铅、无卤、符合RoHS1234567891011121314典型应用
- 增强GPS导航(航位推算、坡度检测等) - 室内外导航 - 休闲体育 - 天气预报 - 垂直速度指示(上升/下降速度)12345开发环境准备 硬件
开发用电脑一台 HAAS EDU K1 开发板一块 USB2TypeC 数据线一根123软件 AliOS Things开发环境搭建
开发环境的搭建请参考 @ref HaaS_EDU_K1_Quick_Start (搭建开发环境章节),其中详细的介绍了AliOS Things 3.3的IDE集成开发环境的搭建流程。1HaaS EDU K1 DEMO 代码下载
HaaS EDU K1 DEMO 的代码下载请参考 @ref HaaS_EDU_K1_Quick_Start (创建工程章节),其中, 选择解决方案: 基于教育开发板的示例 选择开发板: haaseduk1 board configure123代码编译、烧录
参考 @ref HaaS_EDU_K1_Quick_Start (3.1 编译工程章节),点击 ? 即可完成编译固件。 参考 @ref HaaS_EDU_K1_Quick_Start (3.2 烧录镜像章节),点击 "??" 即可完成烧录固件。12硬件设计
在本实验中,SPL06贴片在主板上,通过I2C与MCU通信,I2C从设备地址:0x77。
原理图如下所示:
寄存器列表
读取大气压 压力数据寄存器这个压力数据寄存器包含24位(3个字节)的压力值。
校准寄存器校准系数寄存器包含用于计算补偿压力和温度值时所用的系数。
如何计算气压1、从校准系数寄存器读取校准系数(c00、c10、c20、c30、c01、c11和c21)。 2、根据选定的精度速率选择比例因子kT(温度)和kP(压力)。表4列出了比例因子。 3、从寄存器或FIFO读取压力和温度结果。根据所选的测量速率,自上次压力测量后可能没有测量温度。 4、计算比例测量结果。 Traw_sc = Traw/kT Praw_sc = Praw/kP 5、计算补偿测量结果。 Pcomp(Pa)= c00+ Praw_sc*(c10+ Praw_sc*(c20+ Praw_sc*c30)) + Traw_sc*c01 + Traw_sc*Praw_sc*(c11+Praw_sc*c21)12345678读取温度 温度数据寄存器
温度寄存器同样保存着24位(3个字节)的温度数据。
如何计算温度1、从校准系数(COEF)寄存器读取校准系数(c0和c1)。 2、根据选定的精度速率选择比例因子kT(温度),表4列出了比例因子。 3、从温度寄存器或FIFO读取温度结果。 4计算比例测量结果。 Traw_sc=Traw/kT 5计算补偿测量结果 Tcomp(°C)=c0*0.5+c1*Traw_sc1234567软件设计 应用代码部分
文件路径如下:
solutions/eduk1_demo/k1_apps/barometer/barometer.c solutions/eduk1_demo/k1_apps/barometer/barometer.h12
周期性读取大气压以及温度,并打印到OLED屏幕上。
OLED_Clear(); OLED_Icon_Draw(14, 4, icon_atmp_16_16, 0); sprintf(pressure_str, " %-10.3lfkPa", spl06_data.pressure / 10); LOGD(EDU_TAG, "%s\n", pressure_str); OLED_Show_String(32, 6, pressure_str, 12, 1); OLED_Icon_Draw(14, 23, icon_asl_16_16, 0); sprintf(altitude_str, " %-12.2lfm", spl06_data.altitude); LOGD(EDU_TAG, "%s\n", altitude_str); OLED_Show_String(32, 25, altitude_str, 12, 1); OLED_Icon_Draw(14, 44, icon_tempC_16_16, 0); sprintf(Ctemp_str, "%-5.2lf", spl06_data.Ctemp); LOGD(EDU_TAG, "%s\n", Ctemp_str); OLED_Show_String(30, 46, Ctemp_str, 12, 1); OLED_Icon_Draw(66, 44, icon_tempF_16_16, 0); sprintf(Ftemp_str, "%-5.2lf", spl06_data.Ftemp); LOGD(EDU_TAG, "%s\n", Ftemp_str); OLED_Show_String(82, 46, Ftemp_str, 12, 1); OLED_Icon_Draw(2, 24, icon_skip_left, 0); OLED_Icon_Draw(122, 24, icon_skip_right, 0); spl06_getdata( spl06_data); OLED_Refresh_GRAM();12345678910111213141516171819202122232425262728驱动部分
驱动代码整体分为三部分
- 初始化部分 - 温度值读取 - 大气压校准以及高度估算。123初始化
- I2C初始化 - 芯片复位以及模式配置(包含压力以及温度模式配置,同时采集温度以及大气压,打开FIFO接收)12
在 AliOS Things 3.3中,对I2C的操作才用了VFS的方式,开发者只需要open相应的device设备,开发者只需要关心链接到的I2C设备号,从器件的设备地址,从器件支持的I2C速率。知道了从设备地址,读写地址也可以计算出,AliOS Things 会自动处理这些计算。
int32_t ret = sensor_i2c_open(SPL06_I2C_PORT, EEPROM_CHIP_ADDRESS, I2C_BUS_BIT_RATES_100K, 0); if (ret) { LOGE("SENSOR", "sensor i2c open failed, ret:%d\n", ret); return; aos_msleep(500); tmp = i2c_eeprom_read_uint8_t(EEPROM_CHIP_ADDRESS, 0x0D); i2c_eeprom_write_uint8_t(EEPROM_CHIP_ADDRESS, 0X06, 0x03); // Pressure 8x oversampling i2c_eeprom_write_uint8_t(EEPROM_CHIP_ADDRESS, 0X07, 0X83); // Temperature 8x oversampling i2c_eeprom_write_uint8_t(EEPROM_CHIP_ADDRESS, 0X08, 0B0111); // continuous temp and pressure measurement // pressure measurement i2c_eeprom_write_uint8_t(EEPROM_CHIP_ADDRESS, 0X09, 0X00); // FIFO Pressure measurement12345678910111213温度读取及校准代码
tmp_Byte = i2c_eeprom_read_uint8_t(EEPROM_CHIP_ADDRESS, 0X07); // MSB tmp_Byte = tmp_Byte 0B00000111; switch (tmp_Byte) case 0B000: k = 524288.0d; break; case 0B001: k = 1572864.0d; break; case 0B010: k = 3670016.0d; break; case 0B011: k = 7864320.0d; break; case 0B100: k = 253952.0d; break; case 0B101: k = 516096.0d; break; case 0B110: k = 1040384.0d; break; case 0B111: k = 2088960.0d; break; c0 = get_c0(); c1 = get_c1(); double traw_sc = (double)traw / get_temperature_scale_factor(); //printf("traw_sc: %0.2f\n", traw_sc); sp- Ctemp = (double)c0 * 0.5f + (double)c1 * traw_sc; sp- Ftemp = (sp- Ctemp * 9 / 5) + 32;123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445气压读取及校准代码
c00 = get_c00(); c10 = get_c10(); c01 = get_c01(); c11 = get_c11(); c20 = get_c20(); c21 = get_c21(); c30 = get_c30(); int32_t praw = get_praw(); double praw_sc = (double)(praw) / get_pressure_scale_factor(); double pcomp = (double)(c00) + praw_sc * ((double)(c10) + praw_sc * ((double)(c20) + praw_sc * (double)(c30))) + traw_sc * (double)(c01) + traw_sc * praw_sc * ((double)(c11) + praw_sc * (double)(c21)); sp- pressure = pcomp / 100; // convert to mb double local_pressure = 1011.1; //本地参考海平面参考气压值 sp- altitude = get_altitude(pcomp, local_pressure);123456789101112131415开发者支持
HaaS官方:https://haas.iot.aliyun.com/
HaaS技术社区:https://blog.csdn.net/HaaSTech
开发者钉钉群和公众号见下图,开发者钉钉群每天都有技术支持同学值班。
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