MS5837-30BA水深壓力傳感器詳細(xì)解讀

大家好，我是【廣州工控傳感★科技】MS5837-30BA傳感器事業(yè)部，張工。

MS5837-30BA水深壓力傳感器模塊包括一個高線性壓力芯片和一個低功耗24位ADC，內(nèi)部校準(zhǔn)系數(shù)。提供精確的數(shù)字24位壓力和溫度值以及不同的操作模式，允許優(yōu)化轉(zhuǎn)換速度和電流消耗。高分辨率的溫度輸出允許在沒有任何附加傳感器的情況下實(shí)現(xiàn)高度計和溫度計功能。MS5837-30BA可以通過IC總線接口連接到任何微控制器。通信協(xié)議簡單，無需對設(shè)備內(nèi)部寄存器進(jìn)行編程。

MS5837-30BA

一. MS5837-30BA水深傳感器解讀

1.簡介:無人機(jī)實(shí)現(xiàn)定高飛行要依靠高度數(shù)據(jù)，那么水下航行器想要實(shí)現(xiàn)定深航行同樣需要垂直方向的位置數(shù)據(jù)，也就是深度，我們使用MS5837-30BA這款壓力傳感器來測量水深。關(guān)于MS5837的使用網(wǎng)上有很多教程，其實(shí)都不用看，看數(shù)據(jù)手冊就行了，寫得非常非常全面。什么？看不懂英文？好的我已經(jīng)把它翻譯了一遍，可以說是非常非常詳細(xì)了，相信我，看了數(shù)據(jù)手冊，就會寫驅(qū)動程序了。

MS5837-30BA

MS5837-30BA

2. 性能參數(shù)

電氣特性，性能特征等請看手冊，我們只關(guān)注算法。

MS5837-30BA可以配置成不同的ADC轉(zhuǎn)換精度，用OSR表示，精度越高轉(zhuǎn)換越慢，下表顯示了不同精度對應(yīng)的轉(zhuǎn)換時間。每次讀ADC轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)前要先發(fā)送轉(zhuǎn)換命令，必須要按照最大的轉(zhuǎn)換時間去寫一個延時，延時時間夠了才能繼續(xù)發(fā)送讀轉(zhuǎn)換完成的數(shù)據(jù)，不然數(shù)據(jù)是錯的。比如OSR=4096時轉(zhuǎn)換時間是7.40-9.04，那么延時時間可以設(shè)置成10ms.

3. 典型電路

MS5837使用IIC通訊，典型應(yīng)用電路如下圖。經(jīng)典的IIC通訊電路。

4. 深度數(shù)據(jù)解算算法

（1） 一階算法

數(shù)據(jù)解算算法說明書里給了流程圖

翻譯成算法語言：

1） 開始。限定了工作條件，壓力測量值0~ 30Bar，溫度值范圍-20~85℃，參考溫度20℃。這個參考溫度會用到。

2） 從PROM中讀校準(zhǔn)參數(shù)。一共六個值C1-C6，這組值出廠已經(jīng)校準(zhǔn)過了。其物理含義嘛請看英文表述，不懂也沒關(guān)系，我們會計算就行了。后面給了推薦的數(shù)據(jù)類型都為unsigned int16，數(shù)據(jù)位數(shù)16位，數(shù)值范圍0~65536，最后一列是示例值。這組校準(zhǔn)參數(shù)是每次上電后必須從傳感器內(nèi)部的PROM中讀取一次的，這6個數(shù)據(jù)C1-C6后面解算要用。

3）讀數(shù)字壓力D1與數(shù)字溫度和D2，這是MS5837輸出的24位模數(shù)轉(zhuǎn)換值。推薦數(shù)據(jù)類型為unsigned int32。這兩個數(shù)據(jù)是原始數(shù)據(jù)，還不準(zhǔn)，需要經(jīng)過C1-C6這組校準(zhǔn)參數(shù)去校準(zhǔn)。

4） 計算溫度。

好地，到這里讀到校準(zhǔn)后的溫度值了。

5） 計算溫度補(bǔ)償后的壓力。

提到了一堆物理命名，不用管，應(yīng)用公式去計算就行了。好的，到這里我們得到溫度補(bǔ)償后的壓力值了。

（2） 二階算法

上面使用的是一階溫度補(bǔ)償算法，說明書里給了二階溫度補(bǔ)償后的算法流程圖：

相應(yīng)算法在框圖中表示得很清楚哈，命名都為你命好了。最后得到的結(jié)果就是TEMP2和P2，也就是二階算法計算的溫度和壓力。

5. IIC讀數(shù)據(jù)的寄存器與時序

仔細(xì)看看，算法其實(shí)很明了，數(shù)據(jù)的類型，命名都按說明書里推薦的來就行了。那么現(xiàn)在我們只關(guān)注怎么去讀數(shù)據(jù)，IIC讀數(shù)據(jù)的關(guān)鍵，一是寄存器地址，二是通信時序。 說明書里寫得很詳細(xì)。

（1）MS5837命令

MS5837只有5個基本命令：

1、復(fù)位

2、讀取出廠校準(zhǔn)值C1-C6

3、數(shù)據(jù)D1轉(zhuǎn)換（壓力值數(shù)據(jù)）

4、數(shù)據(jù)D2轉(zhuǎn)換（溫度值數(shù)據(jù)）

5、讀取ADC的轉(zhuǎn)換結(jié)果（24位溫度值與壓力值）

每條I2C通信消息已啟動條件開始，以停止條件結(jié)束。MS5837-30BA地址是1110110x(寫:x=0，讀:x=1)。即寫0xEC，讀0xED.

（2）寄存器地址

寄存器地址在下表給出

五個命令對應(yīng)的寄存器地址顯示的很詳細(xì)了。

1、復(fù)位命令寄存器是0x1E ;

2、讀取出廠校準(zhǔn)值C1-C6，看最后一欄，bit4-bit6為000-111,C1-C6對應(yīng)的地址為0xA2-0xAC;

3、數(shù)據(jù)D1轉(zhuǎn)換（壓力值數(shù)據(jù)），注意這是個寫命令。這里不同的精度對應(yīng)地址不一樣，對應(yīng)選擇就行，比如OSR=4096，地址為0x48;

4、數(shù)據(jù)D2轉(zhuǎn)換（溫度值數(shù)據(jù)），注意這是個寫命令。這里不同的精度對應(yīng)地址不一樣，對應(yīng)選擇就行，比如OSR=4096，地址為0x58;

5、讀轉(zhuǎn)換結(jié)果，地址0x00.

（3）通信時序

進(jìn)一步，繼續(xù)看通信時序，這里一步都不能錯，包括有沒有應(yīng)答信號。

復(fù)位命令

寫代碼的時候按照其時序進(jìn)行就可以了，示例如下：

讀PROM指令（讀校準(zhǔn)系數(shù)C1-C6）

PROM的讀取命令由用戶在復(fù)位后執(zhí)行一次。校準(zhǔn)參數(shù)存儲在7個地址中，占據(jù)112bits的內(nèi)存空間（每個數(shù)據(jù)16位）。讀PROM命令是8bits，返回數(shù)據(jù)16bit（MSB模式，也就是高位在低地址）。PROM讀指令包含兩步，第一步設(shè)置系統(tǒng)進(jìn)入PROM讀模式，第二步讀返回結(jié)果。

以讀C3為例：寄存器地址0xA0+3*2

MS5837返回數(shù)據(jù)位16位：

這一段同樣的，寫代碼的時候按照其時序進(jìn)行就可以了，注意前面提到了校準(zhǔn)系數(shù)有6個，依次讀六次就行了。示例如下：

好的，現(xiàn)在我們會讀PROM中的校準(zhǔn)系數(shù)了。

數(shù)據(jù)D1/D2轉(zhuǎn)換

轉(zhuǎn)換命令用于啟動未補(bǔ)償?shù)膲毫?D1)或未補(bǔ)償?shù)臏囟?D2)轉(zhuǎn)換。經(jīng)過轉(zhuǎn)換之后，使用ADC讀命令，結(jié)果以MSB模式輸出。注意了，每次必須先發(fā)送轉(zhuǎn)換命令，而且需要等轉(zhuǎn)換完成，再發(fā)送讀ADC命令，這樣就能讀到正確的D1或D2數(shù)據(jù)。

比如 分辨率=4096，數(shù)據(jù)類型=D1，

IIC指令啟動壓力轉(zhuǎn)換（地址0x48）

讀ADC數(shù)據(jù)

等待10ms等轉(zhuǎn)換完成（轉(zhuǎn)換時間查表），轉(zhuǎn)換完成之后發(fā)送ADC讀命令（0x00）

MS5837的返回數(shù)據(jù)為24位：

好的，用代碼表示上面三步的時序

好的，現(xiàn)在我們會讀D1和D2了，結(jié)合前面讀到的C1-C6，就可以開心的使用算法流程用一階算法或二階算法計算溫度與壓力了，知道了壓力就可以計算深度了。

二. STM32讀取水深傳感器驅(qū)動程序

經(jīng)過上面的解讀，相信你已經(jīng)啥都會了，現(xiàn)在一起來寫一下驅(qū)動代碼。

建立一個MS5837.h和MS5837.c的文件（IIC的驅(qū)動就略去不貼了，這里我用的IIC0用以與IIC區(qū)分）

MS5837.h文件內(nèi)容：

MS5837.h文件先按照說明書定義一些變量：

然后添加初始換、復(fù)位、讀數(shù)據(jù)等函數(shù)：

通過調(diào)用 void MS5837_Getdata(float * outTemp, float * outPress)就可以讀到經(jīng)過二階算法解算的溫度與壓力值，當(dāng)然了這個值是絕對壓力值，與大氣壓結(jié)合經(jīng)過計算就能算出深度了。

三. 傳感任務(wù)增加讀水深的應(yīng)用程序

現(xiàn)在我們繼續(xù)封裝，回到我們之前創(chuàng)建的sensor.h和sensor.c文件，在sensor.c文件中添加以下代碼

這個地方我人為的給大氣壓賦了一個比正常偏小的值，這樣算出來的深度永遠(yuǎn)為正的，對于定深控制是沒有影響的。當(dāng)然了你可以初始化時用MS5837將大氣壓讀出來，再作為測量的大氣壓值。

當(dāng)然了，可以濾一下波，還是滑動平均濾波

現(xiàn)在，封裝完畢，來到我們的main函數(shù)，在之前創(chuàng)建的 sensor_task中添加讀深度的代碼，更新后如下（建議與上一章對照看）

到這里讀水深的任務(wù)就完成啦。