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(gè)高線性壓力芯片和一個(gè)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(jì)和溫度計(jì)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(jiǎn)單，無需對(duì)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(jiǎn)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(cè)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(cè)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(cè)，就會(huì)寫驅(qū)動(dòng)程序了。

MS5837-30BA

MS5837-30BA

2. 性能參數(shù)

電氣特性，性能特征等請(qǐng)看手冊(cè)，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(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換時(shí)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(shí)間去寫一個(gè)延時(shí)，延時(shí)時(shí)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(cuò)的。比如OSR=4096時(shí)轉(zhuǎn)換時(shí)間是7.40-9.04，那么延時(shí)時(shí)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(cè)量值0~ 30Bar，溫度值范圍-20~85℃，參考溫度20℃。這個(gè)參考溫度會(huì)用到。

2） 從PROM中讀校準(zhǔn)參數(shù)。一共六個(gè)值C1-C6，這組值出廠已經(jīng)校準(zhǔn)過了。其物理含義嘛請(qǐng)看英文表述，不懂也沒關(guān)系，我們會(huì)計(jì)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(gè)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(gè)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(jì)算溫度。

好地，到這里讀到校準(zhǔn)后的溫度值了。

5） 計(jì)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(jì)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(jì)算的溫度和壓力。

5. IIC讀數(shù)據(jù)的寄存器與時(shí)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(shí)序。 說明書里寫得很詳細(xì)。

（1）MS5837命令

MS5837只有5個(gè)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(dòng)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(gè)命令對(duì)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(duì)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(gè)寫命令。這里不同的精度對(duì)應(yīng)地址不一樣，對(duì)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(gè)寫命令。這里不同的精度對(duì)應(yīng)地址不一樣，對(duì)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(shí)序

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

復(fù)位命令

寫代碼的時(shí)候按照其時(shí)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(chǔ)在7個(gè)地址中，占據(jù)112bits的內(nèi)存空間（每個(gè)數(shù)據(jù)16位）。讀PROM命令是8bits，返回?cái)?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?cái)?shù)據(jù)位16位：

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

好的，現(xiàn)在我們會(huì)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(dòng)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(dòng)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(shí)間查表），轉(zhuǎn)換完成之后發(fā)送ADC讀命令（0x00）

MS5837的返回?cái)?shù)據(jù)為24位：

好的，用代碼表示上面三步的時(shí)序

好的，現(xiàn)在我們會(huì)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(jì)算溫度與壓力了，知道了壓力就可以計(jì)算深度了。

二. STM32讀取水深傳感器驅(qū)動(dòng)程序

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

建立一個(gè)MS5837.h和MS5837.c的文件（IIC的驅(qū)動(dòng)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(gè)值是絕對(duì)壓力值，與大氣壓結(jié)合經(jīng)過計(jì)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(gè)地方我人為的給大氣壓賦了一個(gè)比正常偏小的值，這樣算出來的深度永遠(yuǎn)為正的，對(duì)于定深控制是沒有影響的。當(dāng)然了你可以初始化時(shí)用MS5837將大氣壓讀出來，再作為測(cè)量的大氣壓值。

當(dāng)然了，可以濾一下波，還是滑動(dòng)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(duì)照看）

到這里讀水深的任務(wù)就完成啦。