STM32U585AI探索套件压力传感器LPS22HH驱动与海拔换算
今天分享的是压力传感器LPS22HH的数据读取与海拔换算。板上编号U26，采用I2C2与STM32U5通信。
简单介绍下LPS22HH，传感器采用HLGA-10L封装，整体尺寸在2.0x2.0x0.73mm，是结构非常紧凑，适合空间受限应用环境的高性能MEMS压力传感器。作为气压传感器，量程和精度是我们普遍关心的指标。LPS22HH量程在260至1260hPa，精度在0.5hPa并且内建温度补偿。器件本身支持SPI、I2C、I3C总线，工作电压1.7至3.6V。
当然也有一些突出特性，比如传感器内集成FIFO，支持突发连续数据读取，该模式对需要低功耗和间歇获取数据的应用场合更友好。该传感器支持工作环境温度范围-40至+85摄氏度，考虑部分较恶劣的工作条件，也可作为备选器件考虑。
由于板上采用I2C总线与传感器通讯，接下来的驱动编写也使用I2C的通信方式。
LPS22HH的读地址为0xBB，定义为LPS22HH_RD；写地址为0xBA；定义为LPS22HH_WR。与HTS221温湿度传感器一样，LPS22HH也有一个名为REG_WHO_AM_I的寄存器地址0x0F；读取该地址，将得到0xB3的返回值；该值用于系统验证设备身份，与I2C总线的响应机制结合，可作为双重验证机制。验证结果通过枚举LPS22HHState表示，使代码便于理解。操作LPS22HH，除需要读取存放压力与温度参数的5个寄存器，还需要至少配置两个控制寄存器，分别是IF_CTRL和CTRL_REG1。其中，IF_CTRL用于控制总线内部上下拉方式，I3C和I2C支持模式。CTRL_REG1用于控制内部滤波器、转换模式（可选连续转换或程控）、SPI支持模式。对于连续转换，有1Hz至200Hz转换速率可选，见数据手册截图。
压力数据由三个寄存器储存，分别为PRESSURE_OUT_XL、PRESSURE_OUT_L、PRESSURE_OUT_H；温度数据由两个寄存器储存，分别为TEMP_OUT_L、TEMP_OUT_H。相关寄存器定义如下：
#include typedef enum { LPS22HH_PASSED =0U, LPS22HH_FAILED } LPS22HHState; #define LPS22HH_RD 0xBB #define LPS22HH_WR 0xBA #define IF_CTRL 0x0E #define CTRL_REG1 0x10 #define REG_WHO_AM_I 0x0F #define PRESSURE_OUT_XL 0x28 #define PRESSURE_OUT_L 0x29 #define PRESSURE_OUT_H 0x2A #define TEMP_OUT_L 0x2B #define TEMP_OUT_H 0x2C void LPS22HH_Init(void); float LPS22HH_GET_Pressure(void); float LPS22HH_GET_Temperature(void); LPS22HHState LPS22HH_Identity_Verification(void); 传感器初始化代码中，给IF_CTRL赋值0x00，即采用I2C模式，不使用内部上下拉；给CTRL_REG1赋值0x20，即转换频率10Hz，不使用滤波器且连续转换： void LPS22HH_Init(void) { uint8_t cfg1[2] = {IF_CTRL, 0x00}; HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c2, LPS22HH_WR, cfg1[0], I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, cfg1 + 1, 1, 0xFF); uint8_t cfg2[2] = {CTRL_REG1, 0x20}; HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c2, LPS22HH_WR, cfg2[0], I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, cfg2 + 1, 1, 0xFF); } 身份验证代码如下所示： LPS22HHState LPS22HH_Identity_Verification(void) { uint8_t reg_value = 0; HAL_I2C_Mem_Read(&hi2c2, LPS22HH_RD, REG_WHO_AM_I, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, reg_value, 1, 0xFFFF); if (reg_value == 0xB3) return LPS22HH_PASSED; else return LPS22HH_FAILED; } 读取压力时，先通过I2C总线获取PRESSURE_OUT_XL、PRESSURE_OUT_L、PRESSURE_OUT_H三个寄存器的值，位移后组合为24位2进制补码形式。组合方式见下图。 该数据/4096即可换算得到单位为hPa的压力值，代码中将之转换为kPa。 float LPS22HH_GET_Pressure(void) { float pressure = 0; int32_t pressure_s32 = 0; uint8_t pressure_xl, pressure_l, pressure_h = 0; HAL_I2C_Mem_Read(&hi2c2, LPS22HH_RD, PRESSURE_OUT_XL, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, &pressure_xl, 1, 0xFFFF); HAL_I2C_Mem_Read(&hi2c2, LPS22HH_RD, PRESSURE_OUT_L, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, &pressure_l, 1, 0xFFFF); HAL_I2C_Mem_Read(&hi2c2, LPS22HH_RD, PRESSURE_OUT_H, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, &pressure_h, 1, 0xFFFF); pressure_s32 = (pressure_h << 16) | (pressure_l << 8) | pressure_xl; pressure = (float)pressure_s32 / 4096 / 10; return pressure; } 读取温度时，通过TEMP_OUT_L、TEMP_OUT_H组合16位温度数据，组合方式见下图： 对组合后的数据/100，即可换算得到当前温度数据；温度传感器误差范围±1.5摄氏度，转换时对其进行了补偿，代码如下： float LPS22HH_GET_Temperature(void) { float temperature = 0; int16_t temperature_s16 = 0; uint8_t temperature_l, temperature_h = 0; HAL_I2C_Mem_Read(&hi2c2, LPS22HH_RD, TEMP_OUT_L, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, &temperature_l, 1, 0xFFFF); HAL_I2C_Mem_Read(&hi2c2, LPS22HH_RD, TEMP_OUT_H, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, &temperature_h, 1, 0xFFFF); temperature_s16 = (temperature_h << 8) | temperature_l; temperature = (float)temperature_s16 / 100 - 1.5; return temperature; } 最后给出简单的气压-海拔换算公式，其中，压力单位为kPa： printf("----Altitude-----: %fmrn",44330*(1- pow(pressure/102.3,0.19))/1000); 上个图展示下效果，本人在海边，海拔大约1~2米，与换算结果较为一致：
