温湿度压力传感器——BME280，硬件开发与程序设计_bme280相关资料

温湿度压力传感器——BME280，硬件开发与程序设计

前言

  这是第三个传感器，来自博世的温湿度、压力传感器——BME280.

硬件部分介绍

BME280介绍

  BME280是一款集成温度、湿度、气压，三位一体的环境传感器.
  温度检测范围：-40℃~+85℃，分辨率0.1℃，误差±0.5℃
  湿度检测范围：0~100%RH，分辨率0.1%RH，误差±2%RH
  压力检测范围：300~1100hPa
  实际测试下来，精度确实不错，传感器噪音以较小、精度高，可以看出短时间内室内温度、湿度的变化微小变化，多次测量气压计基本在1hpa左右的差距。

电路部分

参考官方的的电路，电路部分很简单。

程序设计

移植部分

  BME280的寄存器还是比较少的，所以需要移植的部分也不多，每个传感器有两个可以配置的参数。

Sensor_BME280 BME280_1;
int BME280_Init(void)
{
    /****结构体初始化****/
    //设备参数
    BME280_1.IIC_Aisle = hi2c1;
    BME280_1.IIC_ADDR = 0x77;
    BME280_1.BME280_Mode = BME280_Mode_Normal;
    BME280_1.BME280_IIR_Time = BME280_Filter_16;
    BME280_1.BME280_Tstandby = BME280_Tstandby_0_5;
    //温度参数
    BME280_1.TEMP.TEMP_EN = BME280_Sensor_ON;
    BME280_1.TEMP.TEMP_Ove = BME280_Over_16;
    //湿度参数
    BME280_1.HUM.HUM_EN = BME280_Sensor_ON;
    BME280_1.HUM.HUM_Ove = BME280_Over_16;
    //压力参数
    BME280_1.PRESS.PRESS_EN = BME280_Sensor_ON;
    BME280_1.PRESS.PRESS_Ove = BME280_Over_16;
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19

  设备参数：设备参数主要是选择通讯方面的参数和设备的传感器总参数。通讯可以选择SPI和IIC。修改下面的参数就可以修改，本例程是使用IIC通讯。

#define BME280_COM_Mode BME280_IIC //BME280的通讯方式
1

  传感器参数：一个是是否测量，另一个是过采样次数。都比较好理解。但需要注意的是，经过测试，如果不测量温度，直接测量湿度、压力，则结果就是错误的，不是说与实际温度、压力有偏差，而是结果与实际差距非常多。所以强烈建议在测量温度、压力之前，先测量温度参数，具体原因下文会慢慢解释。
  以下代码也是在初始化函数中的，但可以修改，以下只是作为例程演示用

    float DATA1[3] = 0;
    while (1)
    {
        BME280_UP(&BME280_1);
        //读取温度、湿度、压力
        if (BME280_Get_OLL(&BME280_1, &DATA1[0], &DATA1[1], &DATA1[2]) != BME280_OK)
        {
            return BME280_Error;
        }
        printf("Temp=");
        printf("%0.3f,", DATA1[0]);
        printf("Hum=");
        printf("%0.3f,", DATA1[1]);
        printf("Press=");
        printf("%0.3f\r\n", DATA1[2]);
        BME280_Sleep(&BME280_1);
        HAL_Delay(50);
    }
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18

  移植部分只有这么多，如果你也是用IIC通讯，可以全部照搬过去，核对以下IIC的接口和设备地址就可以直接用了。

API介绍

  首先就是小白式测量函数，直接测量全部的三个数据。在初始化完成后，可以直接调用（设备模式是正常模式情况下<与例程相同>）。

/**
  * @brief 获取当前温度、湿度、压力
  * @param BME280：目标设备
  * @param Temp：温度
  * @param Hum：湿度
  * @param Press：压力
  * @retval 操作反馈
  */
int BME280_Get_OLL(Sensor_BME280 *BME280, float *Temp, float *Hum, float *Press)
1
2
3
4
5
6
7
8
9

接下里是三个参数的分开测量，这个传感器的设计有一个难点，就是数据的补偿，补偿公式十分复杂，晦涩难懂，但好在官方给出了程序式的写法，但也有好多种写法，经过测试，我搬了适合32位单片机的程序。会额外列出，供想自己写程序或需要的小伙伴。如果直接移植本程序，可以忽略不看。
  测量温度参数

/**
  * @brief 获取当前温度
  * @param BME280：目标设备
  * @param DATA：获得的数据
  * @retval 操作反馈
  */
int BME280_Get_Temp(Sensor_BME280 *BME280, float *DATA)
1
2
3
4
5
6
7

  温度补偿公式

    //补偿公式参考官方文档
    double var1, var2, T = 0;
    var1 = (((double)DAC_T) / 16384.0 - ((double)Dig_T1) / 1024.0) * ((double)Dig_T2);
    var2 = ((((double)DAC_T) / 131072.0 - ((double)Dig_T1) / 8192.0) * 
    (((double)DAC_T) / 131072.0 - ((double)Dig_T1) / 8192.0)) * ((double)Dig_T3);
    BME280->t_fine = (double)(var1 + var2);
    T = (var1 + var2) / 5120.0;
    *DATA = T;
1
2
3
4
5
6
7
8

其中DAC_T是采样得到的数值，Dig_Tx是设备寄存器中的补偿值（每颗芯片都有特有的补偿值，在初始化中已经读取）
  测量湿度参数

/**
  * @brief 获取当前湿度
  * @param BME280：目标设备
  * @param DATA：获得的数据
  * @retval 操作反馈
  */
int BME280_Get_HUM(Sensor_BME280 *BME280, float *DATA)
1
2
3
4
5
6
7

  湿度补偿公式

    //补偿公式参考官方文档
    double Var_H;
    Var_H = (((double)BME280->t_fine) - 76800.0);
    Var_H = (DAC_H - (((double)Dig_H4) * 64.0 + ((double)Dig_H5) / 16384.0 * Var_H)) 
    		* (((double)Dig_H2) / 65536.0 * (1.0 + ((double)Dig_H6) / 67108864.0 * Var_H * 
    		* (1.0 + ((double)Dig_H3) / 67108864.0 * Var_H)));
    Var_H = Var_H * (1.0 - ((double)Dig_H1) * Var_H / 524288.0);

    if (Var_H > 100.0)
    {
        Var_H = 100.0;
    }
    else if (Var_H < 0.0)
    {
        Var_H = 0.0;
    }
    *DATA = Var_H;
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17

  测量压力参数

/**
  * @brief 获取当前压力
  * @param BME280：目标设备
  * @param DATA：获得的数据
  * @retval 操作反馈
  */
int BME280_Get_Press(Sensor_BME280 *BME280, float *DATA)

1
2
3
4
5
6
7
8

  压力补偿公式

    double var1 = {0};
    double var2 = {0};
    double p = {0};
    //补偿公式参考官方文档
    var1 = ((double)BME280->t_fine / 2.0) - 64000.0;
    var2 = var1 * var1 * ((double)Dig_P6) / 32768.0;
    var2 = var2 + var1 * ((double)Dig_P5) * 2.0;
    var2 = (var2 / 4.0) + (((double)Dig_P4) * 65536.0);
    var1 = (((double)Dig_P3) * var1 * var1 / 524288.0 + ((double)Dig_P2) * var1) / 524288.0;
    var1 = (1.0 + var1 / 32768.0) * ((double)Dig_P1);
    if (var1 == 0.0)
    {
        return BME280_Error;
    }
    p = 1048576.0 - (double)DAC_P;
    p = (p - (var2 / 4096.0)) * 6250.0 / var1;
    var1 = ((double)Dig_P9) * p * p / 2147483648.0;
    var2 = p * ((double)Dig_P8) / 32768.0;
    p = (p + (var1 + var2 + ((double)Dig_P7)) / 16.0) / 100.0;
    *DATA = p;
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20

  设备复位函数

/**
  * @brief 复位设备
  * @param BME280：目标设备
  * @retval 操作反馈
  */
int BME280_Reset(Sensor_BME280 *BME280)
1
2
3
4
5
6

  设备开机、休眠函数

/**
  * @brief 使设备睡眠
  * @param BME280：目标设备
  * @retval 操作反馈
  */
int BME280_Sleep(Sensor_BME280 *BME280)

/**
  * @brief 使设备开机（正常模式）
  * @param BME280：目标设备
  * @retval 操作反馈
  */
int BME280_UP(Sensor_BME280 *BME280)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13

  读取ID函数

/**
  * @brief 读取设备ID
  * @param BME280：目标设备
  * @param ID：读取的ID
  * @retval 操作反馈
  */
int BME280_ID(Sensor_BME280 *BME280, uint8_t *ID)
1
2
3
4
5
6
7

开源地址

  和OPT3001、BMX160是一个库，最后一个传感器由于硬件有些问题，正在打板，也差不多写好了，过几天便会更新。
可以去白嫖了~下载的时候求求点一下星星，抱拳了！
github ：https://github.com/lijinlong21549/Sensor-collection
关于硬件有什么问题欢迎私信。