气压传感器是用来测量空气（或者其他气体）气压的传感器。将压力值转换为电信号输出，以直接的电压信号或者数字信号协议输出。常用于航空、气象、医疗等方面。

    在无人机测高的方案中，激光测距的成本极高并且会受阻碍物影响。GPS的精度受信号影响。气压高度计无疑是一个成本低廉，精度较高的选择。

    在理想条件下（假设温度保持不变），气压与高度的关系可以通过指数公式来近似表示：

P(h) 是高度 h 处的气压。

P₀ 是海平面处的标准气压，约为 101325 Pa（或 1013.25 hPa）。

h 是相对于海平面的高度（单位：米）。

L 是温度梯度（国际标准大气中为 0.0065 K/m）。

T₀ 是海平面上的温度，通常为 288.15 K（15°C）。

g₀ 是地球表面重力加速度，约为 9.80665 m/s²。

M 是空气的摩尔质量，约为 0.0289644 kg/mol。

R 是气体常数，约为 8.314 J/(mol·K)。

    利用这些数据我们可以根据气压值获取一个近似的高度值。

BMP180/280是目前比较通用的，成本较低的气压传感器。气压测量范围为：300 hPa 到 1100 hPa（海拔从-500m到9000m）。

    模块输出接口为标准I2C协议。本期我们利用STM32实现气压数据获取并转化为高度。

    实验使用STM32F103C8T6最小系统板，气压传感器采用BMP280

 开启时钟和I2C即可，接着创建工程。这里别忘记开启Debug调试。



#define BMP280_REG_ID                 0xD0  // 芯片ID寄存器
#define BMP280_REG_RESET              0xE0  // 软复位寄存器
#define BMP280_REG_STATUS             0xF3  // 状态寄存器
#define BMP280_REG_CTRL_MEAS          0xF4  // 测量控制寄存器
#define BMP280_REG_CONFIG             0xF5  // 配置寄存器
#define BMP280_REG_PRESS_MSB          0xF7  // 压力数据高字节
#define BMP280_REG_PRESS_LSB          0xF8  // 压力数据中字节
#define BMP280_REG_PRESS_XLSB         0xF9  // 压力数据低字节
#define BMP280_REG_TEMP_MSB           0xFA  // 温度数据高字节
#define BMP280_REG_TEMP_LSB           0xFB  // 温度数据中字节
#define BMP280_REG_TEMP_XLSB          0xFC  // 温度数据低字节

    从BMP280的芯片手册中添加关于寄存器的宏定义，之后我们为BMP280的功能定义成结构体。


typedef struct BMP280_Device BMP280_Device;

typedef uint8_t (*BMP280_Init_Func)(BMP280_Device* dev, I2C_HandleTypeDef *hi2c);
typedef void (*BMP280_SetConfig_Func)(BMP280_Device* dev, BMP280_Oversampling tempOS, 
                                    BMP280_Oversampling pressOS, BMP280_Mode mode, 
                                    BMP280_Filter filter, uint8_t standbyTime);
typedef float (*BMP280_ReadTemp_Func)(BMP280_Device* dev);
typedef float (*BMP280_ReadPress_Func)(BMP280_Device* dev);
typedef float (*BMP280_ReadAlt_Func)(BMP280_Device* dev, float seaLevel);
struct BMP280_Device {
// BMP280设备结构体
struct BMP280_Device {
    // 硬件相关
    I2C_HandleTypeDef *hi2c;
    uint8_t devAddr;
    BMP280_CalibData calibData;
    // 传感器数据
    BMP280_Data data;
    // 校准参数
    struct {
        float knownAltitude;
        float knownPressure;
        float calibrationError;
    } calibration;
    // 采样设置
    struct {
        uint8_t samplesCount;
        uint32_t sampleDelay;
    } sampling;
    // 函数指针
    BMP280_Init_Func Init;
    BMP280_SetConfig_Func SetConfig;
    BMP280_Update_Func Update;
    BMP280_Calibrate_Func Calibrate;
};

    我们在正常的结构体基础上用函数指针来封装入结构体。

  实现接口统一到结构体中。

这样子我们就实现了BMP280的数据读取，不过数据校准依旧是一件难事，具体代码会上传到交流群里面，大家可以从主页获取群号。


嘉立创PCB

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