可以计算海拔高度的BMP180气压传感器，你会使用吗？

需要测量大气压力、温度和海拔高度的朋友可以玩玩BMP180这个传感器。

这款传感器出自博世，应用非常广泛。

实现目标

使用普通IO口模拟IIC总线驱动BMP180传感器
利用核心板的串口1打印输出芯片ID、当前温度和气压

所需工具及环境

所用模块
Keil 5
STM32F103RET6核心板（本平台自制专用核心板）
面包板及少许杜邦线

本文素材

公众号后台回复关键字“BMP180”，获取本模块的STM32代码及BMP180的芯片手册。

传感器简介

BMP180是Bosch Sensortec的一种高精度数字气压和温度传感器，使用BMP180可以测量环境温度、压力和高度。BMP180是超低功耗，低电压的电子元件，经过优化，具有高精度和高稳定性，适用于移动电话，PDA，GPS导航设备和户外设备。

它由压阻传感器、模数转换器，带E2PROM和串行I2C接口的控制单元组成。

BMP180提供未补偿的原始压力值和温度值，在E2PROM中存储了176位的校准参数，使用这些参数可以补偿传感器的偏移量、温度依赖性等参数。

传感器特点

BOSCH BMP180是测量压力和海拔高度最常用的传感器之一。该模块的特点如下：

压力测量范围为300至1100hPa（海拔9000米 ~ -500米）
芯片电压1.8V~3.6V（VDDA），1.62V~3.6V（VDD），模块的VIN输入5V（3.3V亦可）
高精度：低功耗模式下，分辨率为0.06hPa（0.5米），高线性模式下，分辨率为0.03hPa（0.25米）
低功耗（标准模式下为5μA）
内部温度传感器，精度为0.5°C
支持I2C协议进行通信
温度补偿，完全校准

注意：1Pa=0.01hPa=0.01mbar 。

应用场景

GPS精准导航（航位推算，上下桥检测等）
航模等一些需要高度数据的场合
天气预报
垂直速度指示（上升/下沉速度）

接线图

实物图

具体接线图

在myiic.h文件中，具体引脚定义如下：

#define IIC_SCL    PAout(6) //SCL
#define IIC_SDA    PAout(7) //输出SDA  
#define READ_SDA   PAin(7)  //输入SDA

测量流程

具体实现

基础源码

写入数据

写入数据时序

开始测量温度值UT和压力值UP的时序图如下所示。

在启动后，主机发送器件地址，寄存器地址和控制寄存器数据。BMP180每接收8个数据位发送一个确认（ACKS）。主机在最后一次ACKS后发送停止。

设备地址

写操作对应地址0XEE（write）

读操作对应地址0XEF（read）

多个字节的读取

测量温度和压力

启动温度和压力测量的寄存器：0xF4，可以写入如下值：

测量温度

由上表我们可以知道，要想测量温度，需要往0xF4寄存器，写入值0x2E，即开启温度测量，延时之后，读取0xF6寄存器的值即可求得温度值。

//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;
}

测量压力

由上表我们可以知道，要想测量压力，需要往0xF4寄存器，写入值0x34（oss值不同，此值不同），即开启压力测量过程，延时之后，读取0xF6寄存器的值即可求得压力值。

//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 &= 0x0000FFFF;
 
 return pressure;
}

校准系数 Calibration coefficients

上面得到的温度值和压力值是未经过校准的值，如果要想得到相对准确的值，需要经过校准，校准系数保存在E2PROM中。

BMP180中有一个176位的E2PROM，它被划分为11个字（WORD），每个字16位，对应11个校准系数，每个传感器模块都有单独的系数，在第一次计算温度和压力时，主机读取E2PROM数据，通过读取的值，看是否存在值为0x0000或者0XFFFF的字，可以判断数据通讯是否正常。

根据上图中寄存器的值，获取校准系数的函数如下，获得的校准系数保存至变量中待用：

//从BMP180的获取校准系数
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);
}

压力和温度的校准流程

海拔高度的换算

BMP180传感器提供温度和压力的绝对测量值，但不提供海拔高度的直接输出。

由于大气压力随高度升高而降低。

由上图我们可知，气压与海平面的高度具有近似线性的反比，因此如果我们测量了某地的气压，我们可以使用简单的数学运算从海平面计算海拔高度。

通过当地的气象服务中可以得到海平面压力P0，利用传感器读取的压力P和该海平面压力P0的值，通过上面的公式可以计算传感器所在位置的高度。

注意：海平面压力P0的值不是固定的，跟所属区域及环境温度和天气情况的变化而变化。

结果展示

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