概述

本文將介紹如何使用 LPS22DF 傳感器來讀取數據。LPS22DF是一款超緊湊型壓阻絕對壓力傳感器，可用作數字輸出氣壓計。LPS22DF相比前代產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、驗證設備ID、配置傳感器的數據輸出率和濾波器，以及通過輪詢方式持續讀取氣壓數據和溫度數據。讀取到的數據會被轉換為適當的單位并通過串行通信輸出。

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硬件準備

首先需要準備一個開發板，這里我準備的是自己繪制的開發板，需要的可以進行申請。 主控為STM32U073CC，氣壓計為LPS22DF

視頻教學

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

樣品申請

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

源碼下載

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

產品特性

LPS22DF是一款超緊湊型壓阻絕對壓力傳感器，可用作數字輸出氣壓計。LPS22DF相比前代產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接口實現傳感元件與應用的通信，同時該器件也支持用于數據接口的廣泛Vdd IO。檢測絕對壓力的傳感元件由懸浮膜組成，采用ST開發的專門工藝進行制造。

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，以便外部壓力到達傳感元件。

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

通信模式

對于LPS22DF，可以使用IIC進行通訊。

最小系統圖如下所示。

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。 配置時鐘樹，配置時鐘為250M。

串口配置

查看原理圖，PA9和PA10設置為開發板的串口。

配置串口，速率為115200。

IIC配置

配置IIC為快速模式，速度為400k。

SA0地址設置

通過設置SA0管腳的高低電平可以改變模塊的地址。

這里設置SA0管腳位輸出管腳。

CS片選配置

LPS22DF可以通過CS管腳進行IIC或者SPI通訊切換

堆棧設置

若無法正常運行需要修改優化等級。

串口重定向

打開魔術棒，勾選MicroLIB

在main.c中，添加頭文件，若不添加會出現 identifier "FILE" is undefined報錯。

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

函數聲明和串口重定向：

/* 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。

對應的獲取ID驅動程序,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);

復位操作

可以向CTRL_REG2 (11h)的BOOT位和SWRESET位寫入1進行軟件復位。
● BOOT: 重啟存儲在非易失性存儲器中的寄存器內容。設置為 1 后立即執行，完成后自動清零。用于恢復工廠校準參數。
● SWRESET: 軟件復位。設置為 1 會觸發復位，復位完成后自動清零。

對應的驅動程序,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設置

在很多傳感器中，數據通常被存儲在輸出寄存器中，這些寄存器分為兩部分：MSB和LSB。這兩部分共同表示一個完整的數據值。例如，在一個加速度計中，MSB和LSB可能共同表示一個加速度的測量值。
連續更新模式（BDU = ‘0’）：在默認模式下，輸出寄存器的值會持續不斷地被更新。這意味著在你讀取MSB和LSB的時候，寄存器中的數據可能會因為新的測量數據而更新。這可能導致一個問題：當你讀取MSB時，如果寄存器更新了，接下來讀取的LSB可能就是新的測量值的一部分，而不是與MSB相對應的值。這樣，你得到的就是一個“拼湊”的數據，它可能無法準確代表任何實際的測量時刻。
塊數據更新（BDU）模式（BDU = ‘1’）：當激活BDU功能時，輸出寄存器中的內容不會在讀取MSB和LSB之間更新。這就意味著一旦開始讀取數據（無論是先讀MSB還是LSB），寄存器中的那一組數據就被“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是同一測量時刻的數據，避免了讀取到代表不同采樣時刻的數據。
簡而言之，BDU位的作用是確保在讀取數據時，輸出寄存器的內容保持穩定，從而避免讀取到拼湊或錯誤的數據。這對于需要高精度和穩定性的應用尤為重要。
可以向CTRL_REG2 (11h)的BDU寄存器寫入1進行開啟。

對應的驅動程序,如下所示。

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

設置速率

設置速率和平均樣本數可以通過CTRL_REG1 (10h)進行設置。

● ODR[3:0]（輸出數據速率選擇）：用于設置傳感器的數據輸出速率。默認值為 0000（關機/單次采樣模式）。可以設置的頻率包括 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用場景，頻率越高數據更新越快，但功耗也相應增加。
● AVG[2:0]（平均選擇）：用于選擇壓力和溫度數據的平均樣本數。默認值為 000（4 次平均）。可選項包括 4、8、16、32、64、128 和 512。較高的平均數可以提高測量精度，但會導致響應速度下降。

/* 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);

輪詢讀取數據

對于壓強和溫度數據是否準備好，可以查看STATUS (27h)的T_DA位和P_DA位，判斷是否有新數據到達。
● T_DA（溫度數據可用）：表示新的溫度數據是否生成。
● P_DA（壓力數據可用）：表示新的壓力數據是否生成。

該寄存器在每個 ODR 周期都會更新，以反映最新的溫度和壓力數據狀態。————————————————

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

對于壓強數據，主要在LPS22DF_PRESS_OUT_XL (28h)-LPS22DF_PRESS_OUT_H (2Ah)。

壓強轉換如下所示。

對于溫度數據，主要在TEMP_OUT_L (2Bh)-TEMP_OUT_H (2Ch)。

對應代碼如下。

/* 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