2019年03月06日 | 基于STM32平台的BMP180测试（模拟IIC）

1.测试描述：

使用模拟IIC，从BMP180中获取ID号、温度值、气压值以及计算海拔高度。

2.测试准备：

硬件平台：原子战舰V3开发板 

测试工具：逻辑分析仪、串口调试工具

3.数据手册解读：

（1） 首先是多个字节的读取时序图，从这里也可以看出BMP180芯片的地址+写信号是0xEE,地址+读信号为0xEF,当然手册前面也有提到过，有兴趣的可以自己去查看一下手册。

（2） 然后本人测试时默认使用的是下图画横线部分的部分，也就是气压这块使用的是低功耗模式。OSS的值要注意，因为后期的计算需要这个，并且读取UT值时也要做对应的处理。

（3） 下图就是手册里给出的利用BMP180里的参数计算气压和温度的流程图。特别注意流程里的OSS，由于本测试使用的OSS = 0，所以在实际代码中省去了这一部分。

4.测试代码：

由于本工程是直接使用原子战舰的标准例程-库函数版本\实验23 IIC实验源码改过来的，所以模拟IIC部分使用的原子这块的代码。BMP180部分由本人编写。 

（1） 首先是BMP180.C的代码片

#include "bmp180.h"

#include "delay.h"

#include "math.h"

//存储BMP180数据的结构

_bmp180 bmp180;

//BMP180初始化

//对使用的IIC端口进行初始化

void BMP_Init(void)

{

    IIC_Init();

}

//写一个数据到BMP180

void BMP_WriteOneByte(uint8_t WriteAddr,uint8_t DataToWrite)

{

    IIC_Start();

    IIC_Send_Byte(0xEE);

    IIC_Wait_Ack();

    IIC_Send_Byte(WriteAddr);

    IIC_Wait_Ack();

    IIC_Send_Byte(DataToWrite);

    IIC_Wait_Ack();

    IIC_Stop();

}

//从BMP180读一个字节数据

uint8_t BMP_ReadOneByte(uint8_t ReadAddr)

{

    uint8_t data = 0;

    IIC_Start();

    IIC_Send_Byte(0xEE);

    IIC_Wait_Ack();

    IIC_Send_Byte(ReadAddr);

    IIC_Wait_Ack();

    IIC_Start();

    IIC_Send_Byte(0xEF);

    IIC_Wait_Ack();

    data = IIC_Read_Byte(1);

    IIC_Stop();

    return data;

}

//从BMP180读一个16位的数据

short BMP_ReadTwoByte(uint8_t ReadAddr)

{

    short data;

    uint8_t msb,lsb;

    IIC_Start();

    IIC_Send_Byte(0xEE);

    IIC_Wait_Ack();

    IIC_Send_Byte(ReadAddr);

    IIC_Wait_Ack();

    IIC_Start();

    IIC_Send_Byte(0xEF);

    IIC_Wait_Ack();

    msb = IIC_Read_Byte(1);

    lsb = IIC_Read_Byte(0);

    IIC_Stop();

    data = msb*256 + lsb;

    return data;

}

//从BMP180的获取计算参数

void BMP_ReadCalibrationData(void)

{

    bmp180.AC1 = BMP_ReadTwoByte(0xAA);

    bmp180.AC2 = BMP_ReadTwoByte(0xAC);

    bmp180.AC3 = BMP_ReadTwoByte(0xAE);

    bmp180.AC4 = BMP_ReadTwoByte(0xB0);

    bmp180.AC5 = BMP_ReadTwoByte(0xB2);

    bmp180.AC6 = BMP_ReadTwoByte(0xB4);

    bmp180.B1  = BMP_ReadTwoByte(0xB6);

    bmp180.B2  = BMP_ReadTwoByte(0xB8);

    bmp180.MB  = BMP_ReadTwoByte(0xBA);

    bmp180.MC  = BMP_ReadTwoByte(0xBC);

    bmp180.MD  = BMP_ReadTwoByte(0xBE);

}

//从BMP180读取未修正的温度

long BMP_Read_UT(void)

{

    long temp = 0;

    BMP_WriteOneByte(0xF4,0x2E);

    delay_ms(5);

    temp = (long)BMP_ReadTwoByte(0xF6);

    return temp;

}

//从BMP180读取未修正的大气压

long BMP_Read_UP(void)

{

    long pressure = 0;

    BMP_WriteOneByte(0xF4,0x34);

    delay_ms(5);

    pressure = (long)BMP_ReadTwoByte(0xF6);

    //pressure = pressure + BMP_ReadOneByte(0xf8);

    pressure &= 0x0000FFFF;

    return pressure;

}

//用获取的参数对温度和大气压进行修正，并计算海拔

void BMP_UncompemstatedToTrue(void)

{

    bmp180.UT = BMP_Read_UT();//第一次读取错误

    bmp180.UT = BMP_Read_UT();//进行第二次读取修正参数

    bmp180.UP = BMP_Read_UP();

    bmp180.X1 = ((bmp180.UT - bmp180.AC6) * bmp180.AC5) >> 15;

    bmp180.X2 = (((long)bmp180.MC) << 11) / (bmp180.X1 + bmp180.MD);

    bmp180.B5 = bmp180.X1 + bmp180.X2;

    bmp180.Temp  = (bmp180.B5 + 8) >> 4;

    bmp180.B6 = bmp180.B5 - 4000;

    bmp180.X1 = ((long)bmp180.B2 * (bmp180.B6 * bmp180.B6 >> 12)) >> 11;

    bmp180.X2 = ((long)bmp180.AC2) * bmp180.B6 >> 11;

    bmp180.X3 = bmp180.X1 + bmp180.X2;

    bmp180.B3 = ((((long)bmp180.AC1) * 4 + bmp180.X3) + 2) /4;

    bmp180.X1 = ((long)bmp180.AC3) * bmp180.B6 >> 13;

    bmp180.X2 = (((long)bmp180.B1) *(bmp180.B6*bmp180.B6 >> 12)) >>16;

    bmp180.X3 = ((bmp180.X1 + bmp180.X2) + 2) >> 2;

    bmp180.B4 = ((long)bmp180.AC4) * (unsigned long)(bmp180.X3 + 32768) >> 15;

    bmp180.B7 = ((unsigned long)bmp180.UP - bmp180.B3) * 50000;

    if(bmp180.B7 < 0x80000000)

    {

        bmp180.p = (bmp180.B7 * 2) / bmp180.B4;     

    }

    else

    {

        bmp180.p = (bmp180.B7 / bmp180.B4) * 2;

    }

    bmp180.X1 = (bmp180.p >> 8) * (bmp180.p >>8);

    bmp180.X1 = (((long)bmp180.X1) * 3038) >> 16;

    bmp180.X2 = (-7357 * bmp180.p) >> 16;

    bmp180.p = bmp180.p + ((bmp180.X1 + bmp180.X2 + 3791) >> 4);

    bmp180.altitude = 44330 * (1-pow(((bmp180.p) / 101325.0),(1.0/5.255)));  

}

（2） 然后是BMP180.H部分

#ifndef _BMP180_H_

#define _BMP180_H_

#include "myiic.h"

typedef struct __BMP180

{

    short AC1;

    short AC2;

    short AC3;

    unsigned short AC4;

    unsigned short AC5;

    unsigned short AC6;

    short B1;

    short B2;

    short MB;

    short MC;

    short MD;

    long UT;

    long UP;

    long X1;

    long X2;

    long X3;

    long B3;

    unsigned long B4;

    long B5;

    long B6;

    long B7;

    long p;

    long Temp;

    float altitude;

}_bmp180;

extern _bmp180 bmp180;

void BMP_Init(void);

uint8_t BMP_ReadOneByte(uint8_t ReadAddr);

void BMP_WriteOneByte(uint8_t WriteAddr,uint8_t DataToWrite);

short BMP_ReadTwoByte(uint8_t ReadAddr);

void BMP_ReadCalibrationData(void);

long BMP_Read_UT(void);

long BMP_Read_UP(void);

void BMP_UncompemstatedToTrue(void);

#endif

由于是测试，所以将所有的参数都建了一个结构体，方便DEBUG时通过WATCH窗口查看,实际使用当中可以将一些非必要的参数做成临时变量。

5.测试时遇到的问题：

在BMP_UncompemstatedToTrue函数中，开头时首先读取UT和UP的值。开始时两者都只是读取一次，测算时发现UT值并未正确读出，为0，从而导致算出来的实际温度值在-71度左右，海拔在2500多米。通过逻辑分析仪监测，发现在第一次读取数据时，模拟IIC部分发出的数据是错误的。如下图画线处所示： 

但是从图中可以看出，后面部分是正常的。针对这个现象我对延时、底层驱动模块都做了改变和测试，没有任何的改观。所以后面将UT值读取两次，就是为了消除这个错误，这也是一个折中的办法。经修改后实测读取正常。

6.测试结果：

本人在上海，平均海拔在4m的样子，温度值基本一致。由于海拔、温度、气压三者之间的联系，所以该气压也大致可以认定为测算出的实际大气压。