STM32应用实例八：与多台MS5803压力传感器I2C通讯

MS5803压力传感器支持SPI和I2C总线通讯，拥有24位AD转换。能够同时获得压力值和温度值，其中压力测量范围为10-1100mbar，温度的测量范围是-40-85摄氏度。各引脚功能及参数如下：

传感器内部结构图如下：

通讯协议的选择通过PS引脚来设置：

PS引脚电位	通讯模式	使用的引脚
高电平	I2C	SDA, SCL, CSB
低电平	SPI	SDI, SDO, SCLK, CSB

在SPI模式下，SCLK作为外部输入时钟，SDI作为串行数据输入，支持Mode0和Mode3的时钟极性和相位。传感器的响应数据输出为SDO引脚，片选信号为CSB引脚。界限示意图如下：

在I2C模式下，SCLK为外部串行时钟输入，SDA位串行数据通讯。CSB引脚作为地只选择，可以链接到VDD或者GND，这也意味着MS5803可以在一条I2C总线接两个设备。在CSP接高电平时，地址为0x76(1110110 b)，而CSB接低电平时，地址为0x77 (1110111 b)这个地址是高七位，最后以为有读写命令来决定。实现写命令时，最后一位为0，实现读命令时，最后一位为1。

MS5803拥有5个基本命令：复位、读取出厂校准值、数据1转换（压力值数据）、数据2转换（温度值数据）和读取ADC的转换结果。具体分配如下：

因为MS5803的地址位仅有1位是可以设定的，所以一条I2C总线最多只能挂2个MS5803模块。为了让程序具有较好的可移植性，我们在便写程序时不使用对硬件的直接操作，而采用函数指针来操作，所以我们定义了：

/*向MS5803下发指令，指令格式均为1个字节*/

typedef void (*WriteCommandToMS5803Type)(uint8_t deviceAddress,uint8_t command);

/*从MS5803读取多个字节数据的值*/

typedef void (*ReadBytesFromMS5803Type)(uint8_t deviceAddress,uint8_t *pData,uint16_t bytesNum);

以上两个函数指针来实现针对硬件的读写操作。接下来我们开始编写代码。

（1）复位操作

复位操作的数据流如下图所示，只需要发送一条命令就可完成：

/*复位MS5803操作*/
 
void ResetForMS5803(uint8_t deviceAddress,WriteCommandToMS5803Type WriteCommandToMS5803)
 
{
 
  uint8_t command=COMMAND_RESET;
 
  /*下发复位命令*/
 
  WriteCommandToMS5803(deviceAddress,command);
 
}

（2）读取校准值

校准值是出厂时厂家校准的各种系数，每台设备都有差异，是固定不变的，只需要一次读取就可以了，共有6个系数，均为16为整数。首先发送读系数的命令，然后读取就可以了，每次读取1个，分6次读取。过程数据流如下图所示：

/*从MS5803的PROM中读取校准数据*/
 
void GetCalibrationData(uint8_t deviceAddress,uint16_t *caliPara,WriteCommandToMS5803Type WriteCommandToMS5803,ReadBytesFromMS5803Type ReadBytesFromMS5803)
 
{
 
  /*C1压力灵敏度*/
 
  caliPara[]=ReadPromFromMS5803(deviceAddress,COMMAND_PROM_READ_C1,WriteCommandToMS5803,ReadBytesFromMS5803);
 
  /*C2压力补偿值*/
 
  caliPara[]=ReadPromFromMS5803(deviceAddress,COMMAND_PROM_READ_C2,WriteCommandToMS5803,ReadBytesFromMS5803);
 
  /*C3压力灵敏度温度系数*/
 
  caliPara[]=ReadPromFromMS5803(deviceAddress,COMMAND_PROM_READ_C3,WriteCommandToMS5803,ReadBytesFromMS5803);
 
  /*C4压力补偿温度系数*/
 
  caliPara[]=ReadPromFromMS5803(deviceAddress,COMMAND_PROM_READ_C4,WriteCommandToMS5803,ReadBytesFromMS5803);
 
  /*C5参考温度*/
 
  caliPara[]=ReadPromFromMS5803(deviceAddress,COMMAND_PROM_READ_C5,WriteCommandToMS5803,ReadBytesFromMS5803);
 
  /*C6温度传感器温度系数*/
 
  caliPara[]=ReadPromFromMS5803(deviceAddress,COMMAND_PROM_READ_C6,WriteCommandToMS5803,ReadBytesFromMS5803);
 
}

（3）读取转换值

读取转换结果值是我们的目的，可以读取温度和压力两个量，不过一次只能读一个。首先发送命令设定采集压力还是温度，并设定精度。然后发送读取的命令，最后读取对应的值。再使用校准系数计算出最终的物理值。

/*获取转换值，包括温度和压力*/
 
void GetConversionValue(uint8_t deviceAddress,float *pPres,float *pTemp,uint16_t *caliPara,uint16_t *semaphore,WriteCommandToMS5803Type WriteCommandToMS5803,ReadBytesFromMS5803Type ReadBytesFromMS5803)
 
{
 
  uint16_t senst1;        //C1压力灵敏度
 
  uint16_t offt1;         //C2压力补偿值
 
  uint16_t tcs;           //C3压力灵敏度温度系数
 
  uint16_t tco;           //C4压力补偿温度系数
 
  uint16_t tref;          //C5参考温度
 
  uint16_t tempsens;      //C6温度传感器温度系数
 
  /*从MS5803的PROM中读取校准数据*/
 
  if(*semaphore>)
 
  {
 
    GetCalibrationData(deviceAddress,caliPara,WriteCommandToMS5803,ReadBytesFromMS5803);
 
    *semaphore=*semaphore-;
 
  }
 
  senst1=caliPara[];
 
  offt1=caliPara[];
 
  tcs=caliPara[];
 
  tco=caliPara[];
 
  tref=caliPara[];
 
  tempsens=caliPara[];
 
  uint32_t digitalPressureValue;
 
  uint32_t digitalTemperatureValue;
 
  /*读取压力数据*/
 
  digitalPressureValue=ReadConversionFromMS5803(deviceAddress,COMMAND_CONVERTD1OSR4096,WriteCommandToMS5803,ReadBytesFromMS5803);
 
  Delayms();
 
  /*读取温度数据*/
 
  digitalTemperatureValue=ReadConversionFromMS5803(deviceAddress,COMMAND_CONVERTD2OSR4096,WriteCommandToMS5803,ReadBytesFromMS5803);
 
  /*对温度进行一阶修正*/
 
  int32_t dT;
 
  int32_t temp;
 
  dT=digitalTemperatureValue-tref*;
 
  temp=(int32_t)(+dT*tempsens/pow(,));
 
  /*对压力进行一阶修正*/
 
  int64_t off;
 
  int64_t sens;
 
  int32_t pres;
 
  off=(int64_t)(offt1*pow(,)+(tco*dT)/pow(,));
 
  sens=(int64_t)(senst1*pow(,)+(tcs*dT)/pow(,));
 
  pres=(int32_t)((digitalPressureValue*sens/pow(,)-off)/pow(,));
 
  /*对温度和压力进行二阶修正*/
 
  int64_t ti=;
 
  int64_t offi=;
 
  int64_t sensi=;
 
  int64_t off2=;
 
  int64_t sens2=; 
 
  if(temp<)
 
  {
 
    ti=(int64_t)(*dT*dT/pow(,));
 
    offi=(int64_t)(*(temp-)*(temp-)/pow(,));
 
    sensi=(int64_t)(*(temp-)*(temp-)/pow(,));
 
    off2=off-offi;
 
    sens2=sens-sensi;
 
    temp=temp-(int32_t)ti;
 
    pres=(int32_t)((digitalPressureValue*sens2/pow(,)-off2)/pow(,));
 
  }
 
  if((-<=temp)&&(temp<=))
 
  {
 
    *pTemp=(float)temp/100.0;
 
  }
 
  if((<=pres)&&(pres<=))
 
  {
 
    *pPres=(float)pres/100.0;
 
  }
 
}

最终在STM32的I2C接口实现通讯时，实现2个WriteCommandToMS5803Type(uint8_t deviceAddress,uint8_t command);和ReadBytesFromMS5803Type(uint8_t deviceAddress,uint8_t *pData,uint16_t bytesNum);函数并调用就可以了，换做其他的平台也只需要重写这两个函数就能实现通讯了。