bmp085.docx
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bmp085
气压传感器（BMP085）
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。
为了测量大气压力，就得用上气压传感器，下面就来讨论一下气压传感器的应用。
气压传感器是压力传感器中的一种，它专用于测量气体的绝对压强。
目前市场上能见到的气压传感器有很多种，下面就以市场上常见的Bosch公司推出的BMP085来进行讨论。
BMP085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总线的接口，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。
BMP085采用强大的8脚陶瓷无引线芯片承载（LCC）超薄封装，它性能卓越，内置有校准补偿，绝对精度最低可以达到0.03hPa（0.25米），并且耗电极低，只有3μA。
气压测量范围从300hPa到1100hPa，换算成高度为海拔9000米到500米。
下图是其封装外形和引脚排列。
引脚各功能如下：
1脚（GND）接电源地，2脚（EOC）为完成转换输出，3脚（VDDA）为正电源，4脚（VDDD）为数字正电源，5脚为空，6脚（SCL）为IIC的时钟端，7脚（SDA）为IIC的数据端，8脚（XCLR）为主清除信号输入端，低电平有效，用来复位BMP085和初始化寄存器和控制器，在不用的情况下可以空置。
BMP085的工作电压为1.8V~3.6V，典型工作电压为2.5V，其与单片机相连的典型电路如下图所示。
从上图中可以看到，BMP085内包含有电阻式压力传感器、AD转换器和控制单元，其中控制单元包括了EEPROM和IIC接口。
读取BMP085时会直接传送没有经过补偿的温度值和压力值。
而在EEPROM中则储存了176位单独的校准数据，这些数据将对读取的温度压力值进行补偿。
176位的EEPROM被划分为11个字，每个字16位，这样就包含有11个校准系数。
每个器件模块都有自己单独的校准系数，在第一次计算温度压力数据之前，单片机就应该先读出读出EEPROM中的这些校准数据，然后再开始采集数据温度和压力数据。
和所有的IIC总线器件一样，BMP085也有一个器件的固定地址，根据其数据手册，出厂时默认BMP085的从机地址为0xEE（写入方向），或0xEF（读出方向）。
温度数据UT和压力数据UP都存储在寄存器的第0到15位之中，压力数据UP的精度还可扩展至16~19位。
上图中左边是Bosch公司技术手册上提供的读取顺序的流程图，右边是EEPROM中的校准数据。
从流程图中可以看出，单片机发送开始信号启动温度和压力测量，经过一定的转换时间（4.5ms）后，从IIC接口读出结果。
为了将温度的单位换算成℃和将压力的单位换算成hPa，需要用到EEPROM中的校准数据来进行补偿计算，这些数据也可以从IIC接口读出。
事实上，EEPROM中的这些校准数据应该在程序初始化的时候就读出，以方便后面的计算。
在同一个采样周期中BMP085可以采128次压力值和1次温度值，并且这些值在读取后会被及时更新掉。
若不想等待到最大转化时间之后才读取数据，可以有效利用BMP085的输出管脚EOC来检查转化是否完毕。
若为1表示转换完成，为0表示转换正在进行中。
要得到温度或气压的值，必须要访问地址为0xF4的控制寄存器。
它根据写入数据的不同，回应的值也不一样，具体如下表所示。
从图中可以看出，要获得温度数据，必须先向控制寄存器（地址0xF4）写0x2E，然后等待至少4.5ms，才可以从地址0xF6和0xF7读取十六位的温度数据。
同样，要获得气压数据，必须先向控制寄存器（地址0xF4）写0x34，然后等待至少4.5ms，才可以从地址0xF6和0xF7读取16位的气压数据，若要扩展分辨率，还可继续读取0xF8（XLSB）扩展16位数据到19位。
获取到的数据还要根据EEPROM中的校准数据来进行补偿后才能用，EEPROM的数据读取可根据上图中的地址来进行，地址从0xAA~0xBF，具体的补偿算法可参看官方的数据手册，这里就不赘述了。
下面以一个例子来看一下BMP085的具体应用。
例子：
利用单片机读取来自BMP085的温度和气压数据，并把它们通过LCD1602显示出来。
BMP085的SDA、SCL端分别接到ATMega16的TWI端（PC1、PC0），EOC和XCLR端悬空，LCD1602的接法与前面的一致。
参考代码如下。
#include
//=========================定义从器件地址和读写方式=============================
#definerd_device_add0xef//即11101111，1110111是BMP085器件的固定地址，最后的1表示对从器件进行读操作
#definewr_device_add0xee//即11101110，1110111是BMP085器件的固定地址，最后的0表示对从器件时行写操作
//===============================TWI状态定义==================================
#defineSTART0x08
#defineRE_START0x10
#defineMT_SLA_ACK0x18
#defineMT_SLA_NOACK0x20
#defineMT_DATA_ACK0x28
#defineMT_DATA_NOACK0x30
#defineMR_SLA_ACK0x40
#defineMR_SLA_NOACK0x48
#defineMR_DATA_ACK0x50
#defineMR_DATA_NOACK0x58
//=============================常用TWI操作定义================================
#defineStart（）（TWCR=（1<#defineStop（）（TWCR=（1<#defineWait（）{while（!
（TWCR&（1<#defineTestAck（）（TWSR&0xf8）
#defineSetAck（）（TWCR|=（1<#defineSetNoAck（）（TWCR&=~（1<#defineTwi（）（TWCR=（1<#defineWrite8Bit（x）{TWDR=（x）;TWCR=（1<//============引脚电平的宏定义===============
#defineLCM_RS_1PORTB_Bit0=1//RS脚输出高电平
#defineLCM_RS_0PORTB_Bit0=0//RS脚输出低电平
#defineLCM_RW_1PORTB_Bit1=1//RW脚输出高电平
#defineLCM_RW_0PORTB_Bit1=0//RW脚输出低电平
#defineLCM_EN_1PORTB_Bit2=1//EN脚输出高电平
#defineLCM_EN_0PORTB_Bit2=0//EN脚输出低电平
#defineDataPortPORTA//PORTA为数据端口
#defineBusy0x80//忙信号
//==============定义全局变量================
unsignedcharge,shi,bai,qian,wan,shiwan;//显示变量
unsignedcharReadTemp[2];//接收到的温度数据缓冲区
unsignedcharReadPressure[2];//接收到的气压数据缓冲区
intac1;
intac2;
intac3;
unsignedintac4;
unsignedintac5;
unsignedintac6;
intb1;
intb2;
intmb;
intmc;
intmd;
//==============定义显示字符串================
constunsignedcharstr0[]={"T:
.C"};//显示温度
constunsignedcharstr1[]={"P:
.Kpa"};//显示气压
//===============1mS延时===================
voiddelay_1ms（void）
{
unsignedinti;
for（i=1;i<（unsignedint）（8*143-2）;i++）
;
}
//=============n*1mS延时===============
voiddelay_nms（unsignedintn）
{
unsignedinti=0;
while（i{delay_1ms（）;
i++;
}
}
//===============IIC总线写n个字节（成功返回0，失败返回1）=====================
unsignedcharI2C_Write（unsignedcharRomAddress,unsignedchar*buf,unsignedcharlen）
{
unsignedchari;
Start（）;//启动I2C总线
Wait（）;//等待回应
if（TestAck（）!
=START）
return1;//若回应的不是启动信号，则失败返回1
Write8Bit（wr_device_add）;//写I2C从器件地址、写方向
Wait（）;//等待回应
if（TestAck（）!
=MT_SLA_ACK）
return1;//若回应的不是ACK信号，则失败返回值1
Write8Bit（RomAddress）;//写BMP085的ROM地址
Wait（）;//等待回应
if（TestAck（）!
=MT_DATA_ACK）
return1;//若回应的不是ACK信号则失败返回值1
for（i=0;i{
Write8Bit（buf[i]）;//写数据到BMP085的ROM中
Wait（）;//等待回应
if（TestAck（）!
=MT_DATA_ACK）
{return1;}//若回应的不是ACK信号则失败返回值1
delay_nms（10）;
}
Stop（）;//停止I2C总线
delay_nms（10）;//延时等待BMP085写完
return0;//写入成功，返回值0
}
//====================IIC总线读n个字节（成功返回0，失败返回1）=========================
unsignedcharI2C_Read（unsignedcharRomAddress,unsignedchar*buf,unsignedcharlen）
{
unsignedchari;
Start（）;//启动I2C总线
Wait（）;//等待回应
if（TestAck（）!
=START）
return1;//若回应的不是启动信号，则失败返回1
Write8Bit（wr_device_add）;//写I2C从器件地址、写方向
Wait（）;//等待回应
if（TestAck（）!
=MT_SLA_ACK）
return1;//若回应的不是ACK信号，则失败返回值1
Write8Bit（RomAddress）;//写BMP085的ROM地址
Wait（）;//等待回应
if（TestAck（）!
=MT_DATA_ACK）
return1;//若回应的不是ACK信号，则失败返回值1
Start（）;//重新启动I2C总线
Wait（）;//等待回应
if（TestAck（）!
=RE_START）
return1;//若回应的不是重复启动信号，则失败返回1
Write8Bit（rd_device_add）;//写I2C从器件地址、读方向
Wait（）;//等待回应
if（TestAck（）!
=MR_SLA_ACK）
return1;//若回应的不是ACK信号，则失败返回值1
for（i=0;i{
Twi（）;//启动I2C读方式
SetAck（）;//设置接收自动应答
delay_nms（10）;
Wait（）;//等待回应
delay_nms（10）;
*（buf+i）=TWDR;//把连续读取的len个字节数据依次存入对应的地址单元（数组）中
}
SetNoAck（）;//读数据的最后一位后紧跟的是无应答
delay_nms（10）;
Stop（）;//停止I2C总线
return0;//成功返回值0
}
//================检测LCD忙信号子函数================
voidWaitForEnable（void）
{
unsignedcharval;
DataPort=0xff;//数据线电平拉高
LCM_RS_0;//选择指令寄存器
LCM_RW_1;//选择写方式
__asm（"NOP"）;//调用汇编指令延时一个空指令周期，等待稳定
LCM_EN_1;//使能端拉高电平
__asm（"NOP"）;
__asm（"NOP"）;//调用汇编指令延时两个空指令周期，等待稳定
DDRA=0x00;//改变数据线方向成输入
val=PINA;//读取数据
while（val&Busy）
val=PINA;//当DB7位为1时表示忙，循环检测
LCM_EN_0;//忙信号结束，拉低使能端电平
DDRA=0xff;//改变数据线方向成输出
}
//================写数据到LCD子函数=================
voidLcdWriteData（unsignedchardataW）//写数据dataW到LCD中
{
WaitForEnable（）;//检测忙信号
LCM_RS_1;//选择数据寄存器
LCM_RW_0;//选择读方式
__asm（"NOP"）;//调用汇编指令延时一个空指令周期，等待稳定
DataPort=dataW;//把显示数据送到数据线上
__asm（"NOP"）;//调用汇编指令延时一个空指令周期，等待稳定
LCM_EN_1;//使能端拉高电平
__asm（"NOP"）;
__asm（"NOP"）;//调用汇编指令延时两个空指令周期，等待稳定
LCM_EN_0;//拉低使能端，执行写入动作
}
//================写命令到LCD子函数================
voidLcdWriteCommand（unsignedcharCMD,unsignedcharAttribc）//写命令CMD到LCD中，Arribc为1时检测忙信号，否则不检测
{
if（Attribc）
WaitForEnable（）;//检测忙信号
LCM_RS_0;//选择指令寄存器
LCM_RW_0;//选择写方式
__asm（"NOP"）;//调用汇编指令延时一个空指令周期，等待稳定
DataPort=CMD;//把命令数据送到数据线上
__asm（"NOP"）;//调用汇编指令延时一个空指令周期，等待稳定
LCM_EN_1;//使能端拉高电平
__asm（"NOP"）;
__asm（"NOP"）;//调用汇编指令延时两个空指令周期，等待稳定
LCM_EN_0;//拉低使能端，执行写入动作
}
//================显示光标定位子函数================
voidLocateXY（charposx,charposy）//定位位置到地址x列y行
{
unsignedchartemp;
temp=posx&0x0f;//屏蔽高4位,限定x坐标的范围为0~15
posy&=0x01;//屏蔽高7位,限定y坐标的范围为0~1
if（posy）
temp|=0x40;//若要显示的是第二行，则地址码+0x40，因为第二行起始地址为0x40
temp|=0x80;//指令码为地址码+0x80，因为写DDRAM时DB7恒为1（即0x80）
LcdWriteCommand（temp,1）;//把temp写入LCD中，检测忙信号
}
//===========显示指定座标的一个字符子函数============
voidDisplayOneChar（unsignedcharx,unsignedchary,unsignedcharWdata）//在x列y行处显示变量Wdata中的一个字符
{
LocateXY（x,y）;//定位要显示的位置
LcdWriteData（Wdata）;//将要显示的数据Wdata写入LCD
}
//==========显示指定座标的一串字符子函数===========
voidePutstr（unsignedcharx,unsignedchary,unsignedcharconst*ptr）//在x列y行处显示ptr指向的字符串
{
unsignedchari,j=0;
while（ptr[j]>31）
j++;//ptr[j]>31时为ASCII码，j累加，计算出字符串长度
for（i=0;i{
DisplayOneChar（x++,y,ptr[i]）;//显示单个字符，同时x坐标递增
if（x==16）
{
x=0;
y^=1;//当每行显示超过16个字符时换行继续显示
}
}
}
//==================LCD初始化子函数==================
voidInitLcd（void）
{
LcdWriteCommand（0x38,0）;//8位数据方式，双行显示，5X7字形，不检测忙信号
delay_nms（5）;//延时5ms
LcdWriteCommand（0x38,0）;
delay_nms（5）;
LcdWriteCommand（0x38,0）;
delay_nms（5）;//重复三次
LcdWriteCommand（0x38,1）;//8位数据方式，双行显示，5X7字形，检测忙信号
LcdWriteCommand（0x08,1）;//关闭显示，检测忙信号
LcdWriteCommand（0x01,1）;//清屏，检测忙信号
LcdWriteCommand（0x06,1）;//显示光标右移设置，检测忙信号
LcdWriteCommand（0x0C,1）;//打开显示，光标不显示，不闪烁，检测忙信号
}
//==================转换子函数====================
voidconversion（longtemp_data）
{
shiwan=temp_data/100000+0x30;
temp_data=temp_data%100000;//取余运算
wan=temp_data/10000+0x30;
temp_data=temp_data%10000;//取余运算
qian=temp_data/1000+0x30;
temp_data=temp_data%1000;//取余运算
bai=temp_data/100+0x30;
temp_data=temp_data%100;//取余运算
shi=temp_data/10+0x30;
temp_data=temp_data%10;//取余运算
ge=temp_data+0x30;
}
//===================BMP085读温度=====================
voidbmp085ReadTemp（void）
{
unsignedchart=0x2e;
I2C_Write（0xf4,&t,1）;//向地址0xf4写0x2e，进行温度转换
delay_nms（5）;//延时大于4.5ms
I2C_Read（0xf6,ReadTemp,2）;//从地址0xf6开始读出温度数据并存到数组ReadTemp中，共2个字节
}
//===================BMP085读气压=====================
voidbmp085ReadPressure（void）
{
unsignedchart=0x34;
I2C_Write（0xf4,&t,1）;//向地址0xf4写0x34，进行第一次气压转换
delay_nms（5）;//延时大于4.5ms
I2C_Read（0xf6,ReadPressure,2）;//从地址0xf6开始读出气压数据并存到数组ReadPressure中，共2个字节
}
//==================初始化BMP085====================
voidInit_BMP085（void）
{
unsignedchartemp[2];
I2C_Read（0xaa,temp,2）;
ac1=（temp[0]<<8）|temp[1];
I2C_Read（0xac,temp,2）;
ac2=（temp[0]<<8）|temp[1];
I2C_Read（0xae,temp,2）;
ac3=（temp[0]<<8）|temp[1];
I2C_Read（0xb0,temp,2）;
ac4=（temp[0]<<8）|temp[1];
I2C_Read（0xb2,temp,2）;
ac5=（temp[0]<<8）|temp[1];
I2C_Read（0xb4,temp,2）;
ac6=（temp[0]<<8）|temp[1];
I2C_Read（0xb6,temp,2）;
b1=（temp[0]<<8）|temp[1];
I2C_Read（0xb8,temp,2）;
b2=（temp[0]<<8）|temp[1];
I2C_Read（0xba,temp,2）;
mb=（temp[0]<<8）|temp[1];
I2C_Read（0xbc,temp,2）;
mc=（temp[0]<<8）|temp[1];
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