物联网AI MicroPython传感器学习 之 BMP280气压传感器

学物联网，来万物简单IoT物联网！！

一、产品简介

BMP280是博世出品的气压传感器，它集成了压电压力传感单元、信号处理电路及模数转换器,气压值可以通过SPI或I2C读出,在室内导航、无人机、气象站等场景有广泛应用。

本文档使用I2C通信接口作为本教学文档输出。

引脚定义

• VCC: 3.3V
• GND: GND
• SCL: IIC时钟
• SDA: IIC数据
• CSB: 3.3V
• SDO: GND

  二、技术参数

  • 供电电压:1.9~3.6V
  • 通信方式：可以采用I2C或SPI通信协议
  • 气压测量范围： 300hPa至1100hPa，最大误差为±12hPa
  • 工作温度范围: -40摄氏度 - +85摄氏度
  • 封装尺寸: 2.0mm * 2.5mm* 0.95mm

    三、软件接口

    BMP280(i2cObj) - 创建BMP280驱动对象

    • 函数原型：

      bmpObj = BMP280(i2cObj)

      • 参数说明:

        参数	类型	必选参数？	说明
        i2cObj	I2C	是	传入I2C对象

        • 返回值:

          BMP280对象成功，返回BMP280对象；BMP280对象创建失败，抛出Exception

        • 示例代码:

          from machine import I2C,Pin          # 驱动库
          import bmp280                        # BMP280温湿度传感器驱动库
          # 初始化I2C类型的设备
          i2cObj = I2C(1, scl=Pin(22), sda=Pin(21), freq=400000)
          print("bmp280 inited!")
          bmpObj = bmp280.BMP280(i2cObj)  # 初始化创建BMP280传感器
          

          • 输出:

            bmp280 inited!
            

            getPressure - 测量气压

            • 函数功能:

              量测气压值并返回测量结果

            • 函数原型:

              BMP280.getPressure()

              • 参数说明:

                无

              • 返回值:

                成功返回温度测量结果（数据类型：浮点型；单位：Pa）；失败抛出Exception

              • 示例:

                from machine import I2C,Pin          # 驱动库
                import bmp280                        # BMP280温湿度传感器驱动库
                # 初始化I2C类型的设备
                i2cObj = I2C(1, scl=Pin(22), sda=Pin(21), freq=400000)
                print("bmp280 inited!")
                bmpObj = bmp280.BMP280(i2cObj)  # 初始化创建BMP280传感器
                pressure = bmpObj.getPressure()
                print("pressure is ", pressure, "Pa")
                

                • 输出:

                  pressure is 103000Pa
                  

                  四、接口案例

                  # Python代码
                  import utime                         # 延时API所在组件
                  from machine import I2C,Pin          # 驱动库
                  import bmp280                        # BMP280温湿度传感器驱动库
                  # 初始化I2C类型的设备
                  i2cObj = I2C(1, scl=Pin(22), sda=Pin(21), freq=400000)
                  print("bmp280 inited!")
                  bmpObj = bmp280.BMP280(i2cObj)  # 初始化创建BMP280传感器
                  def get_pressure():
                      pressure = bmp280.getPressure()         # 获取大气压测量结果
                      print("The pressure is: %.1f" % pressure)
                      return pressure                        # 返回读取到的大气压值
                  if __name__ == '__main__':
                      while True:
                          data = get_pressure()                          # 读取温度信息和相对湿度信息
                          utime.sleep(1)                                  # 每隔1秒钟进行一次温湿度信息测量和打印
                  

                  • 输出:

                    ...
                    bmp280 inited!
                    The pressure is 103000Pa
                    ...
                    

                    五、通信协议

                    I2C最高传输速率可到3.4MHz，SPI最高传输速率可达10MHz，当CSB管脚接VCC时选择为IIC接口，当CSB管脚接GND时选择为SPI接口，I2C地址可配置0X76或者0x77,取决于SDO，SDO接GND时I2C地址维0x76，SDO接VCC时I2C地址为0x77

                    主控芯片和 BMP280 传感器之间通信所用命令字如下表所示：

                    序号	命令字	功能说明	命令字宏定义
                    1	0x88	读T1校准参数	CMD_READ_DIG_T1
                    2	0x82	读T2校准参数	CMD_READ_DIG_T2
                    3	0x8c	读T3校准参数	CMD_READ_DIG_T3
                    4	0x8e	读P1校准参数	CMD_READ_DIG_P1
                    5	0x90	读P2校准参数	CMD_READ_DIG_P2
                    6	0x92	读P3校准参数	CMD_READ_DIG_P3
                    7	0x94	读P4校准参数	CMD_READ_DIG_P4
                    8	0x96	读P5校准参数	CMD_READ_DIG_P5
                    9	0x98	读P6校准参数	CMD_READ_DIG_P6
                    10	0x9a	读P7校准参数	CMD_READ_DIG_P7
                    11	0x9c	读P8校准参数	CMD_READ_DIG_P8
                    12	0xFA	读取温度	CMD_READ_TEMPERATURE
                    13	0xF7	读取大气压	CMD_READ_PRESSURE

                    实际控制此传感器的流程可参考如下描述。

                    • 一次获取数据

                      通过 IIC 发送CMD_READ_DIG_T1-CMD_READ_DIG_T3获取温度校准参数并且发送CMD_READ_DIG_P1-CMD_READ_DIG_P8获取气压校准参数；
                      通过 IIC 发送CMD_READ_TEMPERATURE获取温度RAW数据，通过温度校准参数计算
                      得到实际摄氏度温度；
                      通过 IIC 发送CMD_READ_PRESSURE获取气压RAW数据， 通过气压校准参数和温度校准
                      参数数计算得到实际气压Pa；
                      

                      六、工作原理

                      从下图可以看到bmp280内部集成了压力传感单元，通过ADC采样输入到校正储存器。通过数字接口IIC或SPI读取数据，引脚分布如下：

                      

                      典型电路如下，由于SCL和SDA为开漏输出，驱动能力不足，需要接上拉电阻。要通过IIC总线访问bmp280，CSB需要接到VDDIO。

                      

                      参考文献及购买链接

                      [1] BMP280气压传感器 - 学习手册

                      [2] BMP280气压传感器 - 购买链接