Android气压计计算海拔高度方法

需要测量大气压力和温度的朋友可以玩玩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打印输出当前温度、气压和海拔高度

所需工具及环境

所用模块

Keil 5
STM32F103RET6核心板PCB工程文件（本平台自制专用核心板）
面包板及少许杜邦线

传感器简介

BMP180是Bosch（博世） 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、压力和高度的测量。BMP180的超低功耗，低电压电子元件经过优化，具有高精度和稳定性，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传感器对压力和温度的原始数据测量必须使用校准数据补偿温度影响和其他参数保存到EEPROM中。

android根据气压计计算高度气压计计算海拔高度_android根据气压计计算高度_02

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

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：

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#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

UT =温度数据（16位）
UP =压力数据（16到19位）

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，主机发送器件地址写入，寄存器地址和控制寄存器数据。当接收到数据时，BMP180每8个数据位发送一个确认（ACKS）。主机在最后一次ACKS后发送停止条件。

android根据气压计计算高度气压计计算海拔高度_低功耗_07

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：

android根据气压计计算高度气压计计算海拔高度_寄存器_11

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。

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//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。

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//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，判断数据通讯是否正常。

android根据气压计计算高度气压计计算海拔高度_android根据气压计计算高度_12

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：

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//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);
}