概述

本文將介紹如何使用 LPS28DFW 傳感器來讀取數(shù)據(jù)。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。

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產(chǎn)品特性

LPS28DFW 是一款高性能的壓阻式絕對(duì)壓力傳感器，設(shè)計(jì)用于提供精確的氣壓測(cè)量。這款傳感器特別適合于個(gè)人電子和消費(fèi)類產(chǎn)品，因?yàn)樗Y(jié)合了多種先進(jìn)特性。該傳感器以其低功耗和低噪聲性能著稱，使其在電池供電的便攜設(shè)備中尤為理想。

LPS28DFW 的封裝為陶瓷 LGA 類型，帶有金屬蓋，這種設(shè)計(jì)既提供了水阻性能，又保持了靈活性，金屬蓋可以接地或在電路板布局中保持電氣浮動(dòng)。這款傳感器能夠在 -40°C 至 +85°C 的溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)作，確保在多種環(huán)境條件下的可靠性。

此外，它提供兩種全尺度的絕對(duì)壓力測(cè)量模式，精度高達(dá) 0.5 hPa，配合低至 0.32 Pa 的傳感器噪聲。內(nèi)嵌的溫度補(bǔ)償功能進(jìn)一步增強(qiáng)了其測(cè)量準(zhǔn)確性。LPS28DFW 還支持高達(dá) 200 Hz 的可調(diào)輸出數(shù)據(jù)速率 (ODR) 和 24 位的壓力數(shù)據(jù)輸出。

通信模式

對(duì)于LPS28DFW，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速度最快位快速模式+(1M)。

生成STM32CUBEMX

用STM32CUBEMX生成例程，這里使用MCU為STM32WB55RG。 配置時(shí)鐘樹，配置時(shí)鐘為32M。

串口配置

查看原理圖，PB6和PB7設(shè)置為開發(fā)板的串口。

配置串口。

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。

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/lps28dfw-pid]

SA0設(shè)置模塊地址

使能SA0為低電平，配置模塊地址。

lps28dfw_pin_int_route_t int_route;
  lps28dfw_all_sources_t all_sources;
  lps28dfw_bus_mode_t bus_mode;
  lps28dfw_stat_t status;
  stmdev_ctx_t dev_ctx;
  lps28dfw_id_t id;
  lps28dfw_md_t md;

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


  HAL_GPIO_WritePin(SA0_GPIO_Port, SA0_Pin, GPIO_PIN_RESET);
  /* Wait sensor boot time */
  platform_delay(BOOT_TIME);

獲取ID

可以向WHO_AM_I (0Fh)獲取固定值，判斷是否為0xB4

lps28dfw_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 */
  lps28dfw_id_get(&dev_ctx, &id);
    printf("LPS28DFW_ID=0x%x,id.whoami=0x%xn",LPS28DFW_ID,id.whoami);    

  if (id.whoami != LPS28DFW_ID)
    while(1);

復(fù)位操作

lps28dfw_init_set為重置函數(shù)。

對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序,如下所示。

/* Restore default configuration */
  lps28dfw_init_set(&dev_ctx, LPS28DFW_RESET);
  do {
    lps28dfw_status_get(&dev_ctx, &status);
  } while (status.sw_reset);

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CFG_REG_C (62h)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 */
  lps28dfw_init_set(&dev_ctx, LPS28DFW_DRV_RDY);

設(shè)置總線接口

/* Select bus interface */
  bus_mode.filter = LPS28DFW_AUTO;
  bus_mode.interface = LPS28DFW_SEL_BY_HW;
  lps28dfw_bus_mode_set(&dev_ctx, &bus_mode);

設(shè)置速率

設(shè)置速率和量程可以通過CTRL_REG1 (10h)和CTRL_REG2 (11h)進(jìn)行設(shè)置。

/* Set Output Data Rate */
  md.odr = LPS28DFW_4Hz;
  md.avg = LPS28DFW_16_AVG;
  md.lpf = LPS28DFW_LPF_ODR_DIV_4;
  md.fs = LPS28DFW_1260hPa;
  lps28dfw_mode_set(&dev_ctx, &md);

中斷配置

CTRL_REG4 (13h) 寄存器在 LPS28DFW 氣壓傳感器中用于控制與中斷相關(guān)的不同功能。以下是具體的位字段及其功能：

1. DRDY_PLS (位 6)：在 INT_DRDY 引腳上啟用數(shù)據(jù)就緒脈沖。默認(rèn)值為 0（0：禁用；1：?jiǎn)⒂迷?INT_DRDY 引腳上的數(shù)據(jù)就緒脈沖，脈沖寬度約 5 微秒）。
2. DRDY (位 5)：在 INT_DRDY 引腳上的數(shù)據(jù)就緒信號(hào)。默認(rèn)值為 0（0：禁用；1：?jiǎn)⒂茫?/li>
3. INT_EN (位 4)：在 INT_DRDY 引腳上的中斷信號(hào)。默認(rèn)值為 0（0：禁用；1：?jiǎn)⒂茫?/li>
4. INT_F_FULL (位 2)：在 INT_DRDY 引腳上的 FIFO 滿標(biāo)志。默認(rèn)值為 0（0：FIFO 為空；1：FIFO 滿，有 128 個(gè)未讀樣本）。
5. INT_F_WTM (位 1)：在 INT_DRDY 引腳上的 FIFO 閾值（水位標(biāo)記）狀態(tài)。默認(rèn)值為 0（0：FIFO 低于 WTM 級(jí)別；1：FIFO 等于或高于 WTM 級(jí)別）。
6. INT_F_OVR (位 0)：在 INT_DRDY 引腳上的 FIFO 溢出狀態(tài)。默認(rèn)值為 0（0：未溢出；1：FIFO 中至少有一個(gè)樣本被覆蓋）。 這些設(shè)置允許用戶配置傳感器的中斷行為，包括數(shù)據(jù)就緒通知、FIFO 相關(guān)的狀態(tài)通知等。通過正確配置這些位，可以根據(jù)特定的應(yīng)用需求調(diào)整傳感器的行為，優(yōu)化數(shù)據(jù)采集和處理效率。

/* Configure inerrupt pins */
  lps28dfw_pin_int_route_get(&dev_ctx, &int_route);
  int_route.drdy_pres   = PROPERTY_DISABLE;
  lps28dfw_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Zyxda位，判斷是否有新數(shù)據(jù)到達(dá)。

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

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

/* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {    
    /* Read output only if new values are available */
    lps28dfw_all_sources_get(&dev_ctx, &all_sources);
    if ( all_sources.drdy_pres | all_sources.drdy_temp ) {
      lps28dfw_data_get(&dev_ctx, &md, &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