概述

本文將介紹如何使用 LPS22DF 傳感器來讀取數(shù)據(jù)。LPS22DF是一款超緊湊型壓阻絕對(duì)壓力傳感器，可用作數(shù)字輸出氣壓計(jì)。LPS22DF相比前代產(chǎn)品具有更低的功耗和更小的壓力噪聲。

本章主要步驟包括初始化傳感器接口、驗(yàn)證設(shè)備ID、配置傳感器的數(shù)據(jù)輸出率和濾波器，以及通過輪詢方式持續(xù)讀取氣壓數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)。讀取到的數(shù)據(jù)會(huì)被轉(zhuǎn)換為適當(dāng)?shù)膯挝徊⑼ㄟ^串行通信輸出。

最近在弄ST的教程，需要樣片的可以加群申請(qǐng)：615061293/925643491 。

硬件準(zhǔn)備

首先需要準(zhǔn)備一個(gè)開發(fā)板，這里我準(zhǔn)備的是自己繪制的開發(fā)板，需要的可以進(jìn)行申請(qǐng)。 主控為STM32U073CC，氣壓計(jì)為L(zhǎng)PS22DF

視頻教學(xué)

[https://www.bilibili.com/video/BV1PbmEYXE2J/]

樣品申請(qǐng)

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

源碼下載

[https://download.csdn.net/download/qq_24312945/89972258]

產(chǎn)品特性

LPS22DF是一款超緊湊型壓阻絕對(duì)壓力傳感器，可用作數(shù)字輸出氣壓計(jì)。LPS22DF相比前代產(chǎn)品具有更低的功耗和更小的壓力噪聲。

該器件包含傳感元件和IC接口，該接口通過I2C、MIPI I3CSM或SPI接口實(shí)現(xiàn)傳感元件與應(yīng)用的通信，同時(shí)該器件也支持用于數(shù)據(jù)接口的廣泛Vdd IO。檢測(cè)絕對(duì)壓力的傳感元件由懸浮膜組成，采用ST開發(fā)的專門工藝進(jìn)行制造。

LPS22DF采用全壓塑孔LGA封裝（HLGA）。可保證在-40 °C到+85 °C的溫度范圍都能工作。封裝上有開孔，以便外部壓力到達(dá)傳感元件。

260-1260 hPa 的絕對(duì)壓力范圍，適用于多種氣壓應(yīng)用。 最低電流消耗可達(dá) 1.7 μA，適合低功耗設(shè)備。 壓力精度達(dá) 0.2 hPa，并具備 0.34 Pa 的低噪聲和 0.45 Pa/°C 的溫度補(bǔ)償偏移。

通信模式

對(duì)于LPS22DF，可以使用IIC進(jìn)行通訊。

最小系統(tǒng)圖如下所示。

本文使用的板子原理圖如下所示。

速率

該模塊支持的I2C速度為快速模式1M。

生成STM32CUBEMX

用STM32CUBEMX生成例程，這里使用MCU為STM32H503CB。 配置時(shí)鐘樹，配置時(shí)鐘為250M。

串口配置

查看原理圖，PA9和PA10設(shè)置為開發(fā)板的串口。

配置串口，速率為115200。

IIC配置

配置IIC為快速模式，速度為400k。

SA0地址設(shè)置

通過設(shè)置SA0管腳的高低電平可以改變模塊的地址。

這里設(shè)置SA0管腳位輸出管腳。

CS片選配置

LPS22DF可以通過CS管腳進(jìn)行IIC或者SPI通訊切換

堆棧設(shè)置

若無法正常運(yùn)行需要修改優(yōu)化等級(jí)。

串口重定向

打開魔術(shù)棒，勾選MicroLIB

在main.c中，添加頭文件，若不添加會(huì)出現(xiàn) identifier "FILE" is undefined報(bào)錯(cuò)。

/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "stdio.h"
/* USER CODE END Includes */

函數(shù)聲明和串口重定向：

/* 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 */

參考程序

[https://github.com/STMicroelectronics/lps22df-pid/]

SA0設(shè)置模塊地址

使能SA0為低電平，配置模塊地址。

HAL_GPIO_WritePin(CS_GPIO_Port, CS_Pin, GPIO_PIN_SET);        
    HAL_GPIO_WritePin(SA0_GPIO_Port, SA0_Pin, GPIO_PIN_RESET);    //GPIO_PIN_RESET        

    printf("hello!n");



  lps22df_pin_int_route_t int_route;
  lps22df_all_sources_t all_sources;
  lps22df_bus_mode_t bus_mode;
  stmdev_ctx_t dev_ctx;
  lps22df_id_t id;
  lps22df_md_t md;
  int ret;

  /* 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;

獲取ID

可以向WHO_AM_I (0Fh)獲取固定值，判斷是否為0xB4。

lps22df_id_get為獲取函數(shù)。

對(duì)應(yīng)的獲取ID驅(qū)動(dòng)程序,如下所示。

/* Check device ID */
  lps22df_id_get(&dev_ctx, &id);
    printf("LPS22DF_ID=0x%x,whoamI=0x%xn",LPS22DF_ID,id.whoami);
  if (id.whoami != LPS22DF_ID)
    while(1);

復(fù)位操作

可以向CTRL_REG2 (11h)的BOOT位和SWRESET位寫入1進(jìn)行軟件復(fù)位。
● BOOT: 重啟存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器中的寄存器內(nèi)容。設(shè)置為 1 后立即執(zhí)行，完成后自動(dòng)清零。用于恢復(fù)工廠校準(zhǔn)參數(shù)。
● SWRESET: 軟件復(fù)位。設(shè)置為 1 會(huì)觸發(fā)復(fù)位，復(fù)位完成后自動(dòng)清零。

對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序,如下所示。

/* Boot device */
  ret = lps22df_init_set(&dev_ctx, LPS22DF_BOOT);
  if (ret != 0)
    while(1);

  /* Reset device */
  ret = lps22df_init_set(&dev_ctx, LPS22DF_RESET);
  if (ret != 0)
    while(1);

BDU設(shè)置

在很多傳感器中，數(shù)據(jù)通常被存儲(chǔ)在輸出寄存器中，這些寄存器分為兩部分：MSB和LSB。這兩部分共同表示一個(gè)完整的數(shù)據(jù)值。例如，在一個(gè)加速度計(jì)中，MSB和LSB可能共同表示一個(gè)加速度的測(cè)量值。
連續(xù)更新模式（BDU = ‘0’）：在默認(rèn)模式下，輸出寄存器的值會(huì)持續(xù)不斷地被更新。這意味著在你讀取MSB和LSB的時(shí)候，寄存器中的數(shù)據(jù)可能會(huì)因?yàn)樾碌臏y(cè)量數(shù)據(jù)而更新。這可能導(dǎo)致一個(gè)問題：當(dāng)你讀取MSB時(shí)，如果寄存器更新了，接下來讀取的LSB可能就是新的測(cè)量值的一部分，而不是與MSB相對(duì)應(yīng)的值。這樣，你得到的就是一個(gè)“拼湊”的數(shù)據(jù)，它可能無法準(zhǔn)確代表任何實(shí)際的測(cè)量時(shí)刻。
塊數(shù)據(jù)更新（BDU）模式（BDU = ‘1’）：當(dāng)激活BDU功能時(shí)，輸出寄存器中的內(nèi)容不會(huì)在讀取MSB和LSB之間更新。這就意味著一旦開始讀取數(shù)據(jù)（無論是先讀MSB還是LSB），寄存器中的那一組數(shù)據(jù)就被“鎖定”，直到兩部分都被讀取完畢。這樣可以確保你讀取的MSB和LSB是同一測(cè)量時(shí)刻的數(shù)據(jù)，避免了讀取到代表不同采樣時(shí)刻的數(shù)據(jù)。
簡(jiǎn)而言之，BDU位的作用是確保在讀取數(shù)據(jù)時(shí)，輸出寄存器的內(nèi)容保持穩(wěn)定，從而避免讀取到拼湊或錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)。這對(duì)于需要高精度和穩(wěn)定性的應(yīng)用尤為重要。
可以向CTRL_REG2 (11h)的BDU寄存器寫入1進(jìn)行開啟。

對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序,如下所示。

/* Set bdu and if_inc recommended for driver usage */
  lps22df_init_set(&dev_ctx, LPS22DF_DRV_RDY);

設(shè)置速率

設(shè)置速率和平均樣本數(shù)可以通過CTRL_REG1 (10h)進(jìn)行設(shè)置。

● ODR[3:0]（輸出數(shù)據(jù)速率選擇）：用于設(shè)置傳感器的數(shù)據(jù)輸出速率。默認(rèn)值為 0000（關(guān)機(jī)/單次采樣模式）?？梢栽O(shè)置的頻率包括 1 Hz、4 Hz、10 Hz、25 Hz、50 Hz、75 Hz、100 Hz 和 200 Hz。不同的輸出速率適用于不同應(yīng)用場(chǎng)景，頻率越高數(shù)據(jù)更新越快，但功耗也相應(yīng)增加。
● AVG[2:0]（平均選擇）：用于選擇壓力和溫度數(shù)據(jù)的平均樣本數(shù)。默認(rèn)值為 000（4 次平均）?？蛇x項(xiàng)包括 4、8、16、32、64、128 和 512。較高的平均數(shù)可以提高測(cè)量精度，但會(huì)導(dǎo)致響應(yīng)速度下降。

/* Select bus interface */
  bus_mode.filter = LPS22DF_FILTER_AUTO;
  bus_mode.interface = LPS22DF_SEL_BY_HW;
  lps22df_bus_mode_set(&dev_ctx, &bus_mode);

  /* Set Output Data Rate */
  md.odr = LPS22DF_4Hz;
  md.avg = LPS22DF_16_AVG;
  md.lpf = LPS22DF_LPF_ODR_DIV_4;
  lps22df_mode_set(&dev_ctx, &md);

  /* Configure inerrupt pins */
  lps22df_pin_int_route_get(&dev_ctx, &int_route);
  int_route.drdy_pres   = PROPERTY_DISABLE;
  lps22df_pin_int_route_set(&dev_ctx, &int_route);

輪詢讀取數(shù)據(jù)

對(duì)于壓強(qiáng)和溫度數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)備好，可以查看STATUS (27h)的T_DA位和P_DA位，判斷是否有新數(shù)據(jù)到達(dá)。
● T_DA（溫度數(shù)據(jù)可用）：表示新的溫度數(shù)據(jù)是否生成。
● P_DA（壓力數(shù)據(jù)可用）：表示新的壓力數(shù)據(jù)是否生成。

該寄存器在每個(gè) ODR 周期都會(huì)更新，以反映最新的溫度和壓力數(shù)據(jù)狀態(tài)?！?/p>

原文鏈接：https://blog.csdn.net/qq_24312945/article/details/142976931

對(duì)于壓強(qiáng)數(shù)據(jù)，主要在LPS22DF_PRESS_OUT_XL (28h)-LPS22DF_PRESS_OUT_H (2Ah)。

壓強(qiáng)轉(zhuǎn)換如下所示。

對(duì)于溫度數(shù)據(jù)，主要在TEMP_OUT_L (2Bh)-TEMP_OUT_H (2Ch)。

對(duì)應(yīng)代碼如下。

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

    /* Read output only if new values are available */
    lps22df_all_sources_get(&dev_ctx, &all_sources);
    if ( all_sources.drdy_pres | all_sources.drdy_temp ) {
      lps22df_data_get(&dev_ctx, &data);
      printf("pressure [hPa]:%6.2f temperature [degC]:%6.2frn",
              data.pressure.hpa, data.heat.deg_c);

    }


    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */

演示

正常氣壓為50hPa到1050hPa之間。

審核編輯 黃宇