气压计LPS22HB开发(1)----轮询获取气压计数据

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 LPS22HB 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LPS22HB

视频教学

[https://www.bilibili.com/video/BV1WH4y1A7bM/]

样品申请

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

源码下载

[https://download.csdn.net/download/qq_24312945/89209678]

产品特性

LPS22HB 是一款超紧凑型压阻式绝对压力传感器，可用作数字输出气压计。该器件包括一个传感元件和一个 I2C 接口，该接口通过 I 2 C 或 SPI 从传感元件与应用程序进行通信。
检测绝对压力的传感元件由采用 ST 开发的专用工艺制造的悬浮膜组成。
LPS22HB 采用全模制、带孔 LGA 封装 (HLGA)。保证在 -40 °C 至 +85 °C 的温度范围内运行。封装上有孔，以允许外部压力到达传感元件。

通信模式

对于LPS22HB，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。

CS和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。

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

hhttps://github.com/STMicroelectronics/lps22hb-pid/tree/master

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);    

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

获取ID

可以向WHO_AM_I (0Fh)获取固定值，判断是否为0xB1。

lps22hb_device_id_get为获取函数。

对应的获取ID驱动程序,如下所示。

/* Check device ID */
  lps22hb_device_id_get(&dev_ctx, &whoamI);
    printf("LPS22HB_ID=0x%x,whoamI=0x%x",LPS22HB_ID,whoamI);
  if (whoamI != LPS22HB_ID) {
    while (1)/* manage here device not found */;
  }

复位操作

可以向CTRL_REG2 (11h)的SWRESET位写入1进行软件复位。

lps22hb_reset_set为重置函数。

对应的驱动程序,如下所示。

/* Restore default configuration */
  lps22hb_reset_set(&dev_ctx, PROPERTY_ENABLE);

  do {
    lps22hb_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 (10h)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 */
  lps22hb_block_data_update_set(&dev_ctx, PROPERTY_ENABLE);

设置低通滤波器

可以向CTRL_REG1 (10h)的LPFP_CFG 位设置低通滤波器。

对应的驱动程序,如下所示。

/* Can be enabled low pass filter on output */
  lps22hb_low_pass_filter_mode_set(&dev_ctx, LPS22HB_LPF_ODR_DIV_2);

设置速率

设置速率可以通过CTRL_REG1 (10h)的ODR位进行设置。

/* Set Output Data Rate */
  lps22hb_data_rate_set(&dev_ctx, LPS22HB_ODR_10_Hz);

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T_DA位和P_DA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。

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

对应代码如下。

/* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {

    uint8_t reg;
    /* Read output only if new value is available */
    lps22hb_press_data_ready_get(&dev_ctx, &reg);
    uint8_t reg_temp;        
        lps22hb_temp_data_ready_get(&dev_ctx, ®_temp);
    if (reg) {
//      memset(&data_raw_pressure, 0x00, sizeof(int32_t));
//      lps22hb_pressure_raw_get(&dev_ctx, &data_raw_pressure);
//      pressure_hPa = lps22hb_from_lsb_to_hpa(data_raw_pressure);
//      printf("pressure [hPa]:%6.2frn", pressure_hPa);

            uint8_t reg1[3];
            int32_t ret;
            lps22hb_read_reg(&dev_ctx, LPS22HB_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);            
    }        
    if (reg_temp) {    
      memset(&data_raw_temperature, 0x00, sizeof(int16_t));
      lps22hb_temperature_raw_get(&dev_ctx, &data_raw_temperature);
      temperature_degC = lps22hb_from_lsb_to_degc(data_raw_temperature);
      printf("temperature [degC]:%6.2frn",temperature_degC);            

        }            

    /* USER CODE END WHILE */

演示

正常气压为50hPa到1050hPa之间。

审核编辑 黄宇