一文详解Arduino开发板与BMP581气压传感器的连接方法

旧乡故客

在无人机、气象站、智能穿戴等众多设备中，大气压力和高度的测量非常重要。在本篇文章中，在本篇文章中，我们将使用Arduino开发板通过SPI和I2C方式连接YBX-BMP581模块实现大气压力的测量，同时采集当前的环境温度。

所需的组件

●    Arduino UNO R3开发板

●    YBX-BMP581大气压力传感器模块（淘宝链接）

●    连接跳线

●    USB线缆

●    Arduino IDE

YBX-BMP581大气压力传感器模块

该模块采用博世的BMP581传感器。该气压传感器具有300hPa至1250hPa的宽测量范围和±30Pa的绝对精度。 BMP581针对高性能应用进行了优化，如±6Pa的适应测量。这一特性相当于±50cm的高度差和0.5Pa/K的偏移温度系数（TCO）。采用2.0mm x 2.0mm紧凑型金属盖焊盘栅格阵列 (LGA) 封装。

YBX-BMP581模块板载一颗电压LDO，支持3.3V-5V电源输入。模块支持SPI和I2C接口连接，并通过8针2.54mm间距的排针引出。该模块默认的I2C地址是0x47，可以将SDO（ADR引脚）拉高IC地址变成0x46。

该模块包含以下主要特性：

●  采用Bosch高性能气压传感器BMP581

    ●  测量范围：300hPa至1250hPa（全精度）

    ●  ±30Pa绝对精度

    ●  ±6Pa相对精度压力

    ●  平均电流：1.3nA

    ●  压力噪声0.08Pa，最低带宽，最高分辨率

    ●  温度系数偏移：±0.5Pa/K

●  SPI和I2C接口

●  板载一颗高精度DC-DC芯片

●  支持Arduino和STM32等微控制器

●  外形尺寸：24mm x 24mm x 5mm

BMP581模块与Arduino开发板的硬件连接

YBX-BMP581模块支持SPI和I2C两种硬件连接方式，您可以根据实际需要选择合适的接线方式。

I2C接线

该接线方法比较简单，只需要连接4根线即可。首先将模块的VCC引脚连接到电源，3V-5V就可以了。 使用与您的微控制器逻辑相同的电压。对于大多数Arduino，使用5V。 对3.3V逻辑设备，使用3.3V。然后将模块的GND引脚连接到公共地。

将SCL引脚连接到I2C时钟引脚，将SDA引脚连接到Arduino的I2C数据引脚。在Arduino UNO R3开发板上，SDA和 SCL位于靠近AREF引脚的排针上。 它们也被称为 A5 (SCL) 和 A4 (SDA)。

该模块的默认I2C设备地址为0x47。如果将SDO/ADR引脚设置为低电平，那么I2C地址将改成0x46。

SPI接线

BMP581传感器支持SPI连接，您可以使用硬件或软件SPI。 相对于I2C连接方式，SPI的通讯速度要快得多。

同样，每个Arduino开发板都有不同的SPI引脚，应相应地进行连接。 对于UNO/Nano V3.0等Arduino，SPI引脚是数字13 (SCK)、12 (MISO)、11 (MOSI) 和 10 (SS)。

模块连接到Arduino开发板后，就可以编写一些代码了！

安装Arduino库文件

使用库文件可以实现快速读取传感器数据，因此我们需要安装SparkFun BMP581 Arduino Library库。该库可以在GitHub上下载，也可以使用Arduino库管理器方式进行安装。

Arduino IDE提供两种方式安装库文件，一种是使用菜单"工具"->“管理库...”或者菜单“项目”->“导入库”->“管理库...”，另一种是使用左侧的库管理工具图标，使用这两种方法都可以打开库管理器。

在库管理中，输入“bmp581”，可以看到BMP581相关的库文件，选择SparkFun_BMP581_Arduino_Library by SparkFun Electronics，然后点击旁边的安装按钮。

Arduino代码

SparkFun_BMP581_Arduino_Library库文件自带一个示例工程Example2_BasicReadingsSPI，该代码可以通过SPI方式读取BMP581传感器模块的温度和大气压力值，我们可以使用该代码进行测试。

1. #include <SPI.h>
   
2. #include "SparkFun_BMP581_Arduino_Library.h"
   
3. 
   
4. // Create a new sensor object
   
5. BMP581 pressureSensor;
   
6. 
   
7. // SPI parameters
   
8. uint8_t chipSelectPin = 10;
   
9. uint32_t clockFrequency = 100000;
   
10. 
    
11. void setup()
    
12. {
    
13.     // Start serial
    
14.     Serial.begin(115200);
    
15.     Serial.println("BMP581 Example2 begin!");
    
16. 
    
17.     // Initialize the SPI library
    
18.     SPI.begin();
    
19. 
    
20.     // Check if sensor is connected and initialize
    
21.     // Clock frequency is optional (defaults to 100kHz)
    
22.     while(pressureSensor.beginSPI(chipSelectPin, clockFrequency) != BMP5_OK)
    
23.     {
    
24.         // Not connected, inform user
    
25.         Serial.println("Error: BMP581 not connected, check wiring and CS pin!");
    
26. 
    
27.         // Wait a bit to see if connection is established
    
28.         delay(1000);
    
29.     }
    
30. 
    
31.     Serial.println("BMP581 connected!");
    
32. }
    
33. 
    
34. void loop()
    
35. {
    
36.     // Get measurements from the sensor
    
37.     bmp5_sensor_data data = {0,0};
    
38.     int8_t err = pressureSensor.getSensorData(&data);
    
39. 
    
40.     // Check whether data was acquired successfully
    
41.     if(err == BMP5_OK)
    
42.     {
    
43.         // Acquisistion succeeded, print temperature and pressure
    
44.         Serial.print("Temperature (C): ");
    
45.         Serial.print(data.temperature);
    
46.         Serial.print("\t\t");
    
47.         Serial.print("Pressure (Pa): ");
    
48.         Serial.println(data.pressure);
    
49.     }
    
50.     else
    
51.     {
    
52.         // Acquisition failed, most likely a communication error (code -2)
    
53.         Serial.print("Error getting data from sensor! Error code: ");
    
54.         Serial.println(err);
    
55.     }
    
56. 
    
57.     // Only print every second
    
58.     delay(1000);
    
59. }

复制代码

代码说明

首先在示例中包括两个必要的库 - SPI.h（用于SPI）和SparkFun_BMP581_Arduino_Library.h。

1. #include <SPI.h>
   
2. #include "SparkFun_BMP581_Arduino_Library.h"

复制代码

以下代码行创建BMP581对象pressureSensor。

1. // Create a new sensor object
   
2. BMP581 pressureSensor;

复制代码

然后定义SPI通讯中使用的CS引脚编号和通讯速率。

1. // SPI parameters
   
2. uint8_t chipSelectPin = 10;
   
3. uint32_t clockFrequency = 100000;

复制代码

在setup()函数中，我们初始化串口通信并调用begin()函数。

pressureSensor.beginSPI() 函数初始化SPI接口。 如果该函数返回BMP5_OK，则表示BMP581已连接。

1.   // Initialize the SPI library
   
2.     SPI.begin();
   
3. 
   
4.     // Check if sensor is connected and initialize
   
5.     // Clock frequency is optional (defaults to 100kHz)
   
6.     while(pressureSensor.beginSPI(chipSelectPin, clockFrequency) != BMP5_OK)
   
7.     {
   
8.         // Not connected, inform user
   
9.         Serial.println("Error: BMP581 not connected, check wiring and CS pin!");
   
10. 
    
11.         // Wait a bit to see if connection is established
    
12.         delay(1000);
    
13.     }

复制代码

在loop()中，我们调用getSensorData()函数来执行读取。 完成后，我们可以使用点运算符访问对象的 (pressureSensor) 实例变量。

pressureSensor.temperature 返回温度读数。

pressureSensor.pressure 返回大气压力读数。

1. // Get measurements from the sensor
   
2.     bmp5_sensor_data data = {0,0};
   
3.     int8_t err = pressureSensor.getSensorData(&data);
   
4. 
   
5.     // Check whether data was acquired successfully
   
6.     if(err == BMP5_OK)
   
7.     {
   
8.         // Acquisistion succeeded, print temperature and pressure
   
9.         Serial.print("Temperature (C): ");
   
10.         Serial.print(data.temperature);
    
11.         Serial.print("\t\t");
    
12.         Serial.print("Pressure (Pa): ");
    
13.         Serial.println(data.pressure);
    
14.     }
    
15.     else
    
16.     {
    
17.         // Acquisition failed, most likely a communication error (code -2)
    
18.         Serial.print("Error getting data from sensor! Error code: ");
    
19.         Serial.println(err);
    
20.     }

复制代码

测试结果

硬件连接完成后，选择正确的串口号和开发板型号，下载示例代码。然后打开串口调试助手，就可以看到输出的数据了：

视频

详细操作视频可以参考（哔哩哔哩）：