BME280 Environmental Sensor

BME280 Environmental Sensor
BME280-Environmental-Sensor
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基本信息
分类: 温度/湿度模块
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品牌: Waveshare
功能简介
特性 BME280环境传感器
' 无特性,不解释
' 无特性,不解释
' 无特性,不解释
' 无特性,不解释
接口 I2C SPI
相关产品
DHT22 Temperature-Humidity Sensor
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目录

产品概述

这是一款环境传感器,可感知环境温度、湿度和大气压强,支持I2C和SPI接口,兼容3.3V/5V电平,小尺寸,低功耗,高精度和稳定性,适用于环境监测、天气预测、海拔高度监测和物联网应用场景。

特点

  • 支持I2C接口通信,可设置从机地址
  • 支持SPI接口通信,默认为I2C接口,可通过I/O口设置为SPI
  • 板载电平转换电路,可兼容3.3V/5V的工作电平
  • 提供完善的配套资料手册(Raspberry/Arduino/STM32示例程序和用户手册等)

产品参数

工作电压: 5V/3.3V
通信接口: I2C/SPI
温度范围: -40~85°C (分辨率0.01°C,误差±1°C)
湿度范围: 0~100%RH (分辨率0.008%RH,±3% RH)
压力范围: 300~1100 hPa (分辨率0.18Pa,误差±1 hPa)
产品尺寸: 27mmx20mm
过孔直径: 2.0mm

接口定义

I2C接口
功能引脚 Arduino 接口 STM32接口 RASPBERRY 描述
VCC 3.3V/5V 3.3V /5V 3.3V /5V 电源正
GND GND GND GND 电源地
SDA A4 PB7 SDA I2C数据线
SCL A5 PB6 SCL I2C时钟线
ADDR NC/GND NC/GND NC/GND 地址片选(默认为高电平):
为高电平时,地址为:0x77
为低电平时,地址为:0x76
CS NC NC NC NC

SPI接口
功能引脚 Arduino 接口 STM32接口 RASPBERRY 描述
VCC 3.3V /5V 3.3V /5V 3.3V /5V 3.3V电源正
GND GND GND GND 电源地
MOSI D11 PA7 MOSI SPI数据输入
SCK D13 PA5 SCK SPI时钟输入
MISO D12 PA6 MISO SPI数据输出
CS D10 PB6 27 SPI片选,低电平有效

用于树莓派

安装必要的函数库

  • 需要安装必要的函数库,否则以下的示例程序可能无法正常工作。安装方法详见:

http://www.waveshare.net/wiki/Pioneer600_Datasheets

  • 在官网上找到对应产品,在产品资料打开下载路径,在wiki中下载示例程序:

BMP388-Barometric-Pressure-Sensor-user-manual-1.png

  • 得到解压包,解压得到如下:

BMP388-Barometric-Pressure-Sensor-user-manual-2.png

  • 将Raspberry文件夹拷至树莓派。

前置工作及演示

前置工作

  • 执行如下命令进行树莓派配置:
sudo raspi-config
  • 选择Interfacing Options -> I2C -> yes 启动I2C内核驱动
  • 选择Interfacing Options -> SPI -> yes启动SPI内核驱动
  • 保存退出后,重启树莓派:
sudo reboot
  • 重启后,运行命令查看,I2C,SPI模块是否已启动:

lsmod

  • 将会有如下的打印信息:

BME280-Environmental-Sensor-user-manual-3.png

  • 如果显示i2c_bcm2835和spi_bcm2835则表示I2C,SPI模块已启动。
  • 将BME280模块按照前述I2C总线接口说明连接至树莓派。
  • BME280模块的默认I2C器件地址是0x77,若将ADDR接地则器件地址更变为0x76。
  • 安装i2c-tools工具进行确认:
sudo apt-get install i2c-tools
  • 查询已连接的I2C设备
i2cdetect -y 1
  • 将会有如下打印信息:

BME280-Environmental-Sensor-user-manual-4.png

  • 若显示77则表示BME280模块成功连接至树莓派成功。
  • 若将ADDR连接至GND则打印出76:

BME280-Environmental-Sensor-user-manual-5.png
注意:以上测试确保I2C总线上没有其它地址和该器件地址重合的设备。如果以上测试成功则I2C模块加载成功,同时BME280模块成功连接至树莓派。 同时,BME280模块支持SPI驱动,可参考SPI接口说明部分将BME280连接至树莓派。

演示

  • 成功将BME280模块连接至树莓派后:
  • 如果采用I2C驱动:则先确定I2C器件地址,BME280模块默认I2C器件地址为0X77,若将ADDR接地(或用0欧姆电阻将焊桥连接),则其I2C器件地址变更为0X76。
  • 打开main.c文件:
  • 进入到BME280-Environmental-Sensor-Demo-Code路径下:
cd BME280-Environmental-Sensor-Demo-Code
  • 打开main.c文件:
vim main.c 
  • 确保main.c中的USEIIC的宏定义为1,以采用I2C驱动。

BME280-Environmental-Sensor-user-manual-6.png

  • 同时检查main.c中的I2C器件地址,确保和当前BME280模块器件地址一致(默认I2C器件地址为0x77,若将ADDR接地则其器件地址为0x76):

BME280-Environmental-Sensor-user-manual-7.png

  • 如果采用SPI驱动:则将BME280模块按照接口说明中的SPI总线接线方式进行接线,并将main.c文件中的USEIIC宏定义改为0。

BME280-Environmental-Sensor-user-manual-8.png

  • 保存并退出编辑,然后重新编译:
sudo make clean
sudo make
  • 运行:
sudo ./bme280
  • 将显示如下数据:

BME280-Environmental-Sensor-user-manual-9.png

  • 从左至右分别显示了BME280测得的温度(摄氏度),大气压(百帕斯卡),相对湿(%RH)。若未成功显示数据,或数据显示不正常请检查连线,通信方式,以及器件地址是否有误。

用于Arduino

  • 将下载的示例程序的压缩包解压后,将Arduino文件夹下的BME280-Arduino-Library拷贝至Arduino第三方库目录下.之后重启ArduinoIDE,进入并打开文件->实例->BME280_Libreay->bme280test
  • 按照接口说明中Arduino接口部分接线。
  • 默认采用I2C驱动BME280模块,默认I2C器件地址为0X77。
  • 如需采用SPI驱动BME280模块,请将bme280test.ino中的宏定义USEIIC改为0:
BME280-Environmental-Sensor-user-manual-10.png
  • 如需更改I2C器件的地址为0X76,则将ADDR引脚接至GND(或用0欧姆电阻将焊桥连接),同时将Adafruit.h中的BME280_ADDRESS器件地址改为0X76:

BME280-Environmental-Sensor-user-manual-11.png

  • 如需获取准测量的准确海拔,还需测得当地海平面的大气压,并修改SEALEVELPRESSURE_HPA宏定义:

BME280-Environmental-Sensor-user-manual-12.png

  • 在正确接线,确定通信方式以及器件地址之后,编译,下载到Arduino。
  • 打开:工具 -> 串口监视器,选择波特率为115200,可得如下信息
BME280-Environmental-Sensor-user-manual-13.png
  • 其中从左至右分别显示了BME280传感器测得的温度(摄氏度),大气压(百帕斯卡),相对湿度(%RH),海拔(m)。
  • 若未成功显示数据,或数据显示不正常请检查连线,通信方式,以及器件地址是否有误。

用于STM32

  • 将下载的示例程序的压缩包解压后,打开STM32文件夹下的STM32-STM32_BME280->USR路径下的工程文件:按照接口说明中STM32接口部分接线。默认采用I2C驱动BME280模块,默认I2C器件地址为0X77。
  • 如需采用SPI驱动BME280模块,请将main.c中的宏定义USEIIC改为0:

BME280-Environmental-Sensor-user-manual-14.png

  • 如需更改I2C器件的地址为0X76,则将ADDR引脚接至GND(或用0欧姆电阻将焊桥连接),并将dev.dev_id = BME280_I2C_ADDR_SEC;注释:

BME280-Environmental-Sensor-user-manual-15.png

  • 编译,下载,本次采用的芯片是STM32F103RBT6,采用USART2输出获得的传感器数据。
  • 打开串口调试助手,选择对应的COM口,设置波特率为115200,数据位8位,停止位1位,无奇偶校验位,可得如下数据:

BME280-Environmental-Sensor-user-manual-16.png

  • 其中从左至右分别显示了BME280传感器测得的温度(摄氏度),大气压(百帕斯卡),相对湿度(%RH)。
  • 若未成功显示数据,或数据显示不正常请检查连线,通信方式,以及器件地址是否有误。

代码分析

针对不同平台实现其底层函数,供上层调用。

  • 采用SPI驱动BME280的初始化部分为:
struct bme280_dev dev;
int8_t rslt = BME280_OK;

/* Sensor_0 interface over SPI with native chip select line */
dev.dev_id = 0;
dev.intf = BME280_SPI_INTF;
dev.read = user_spi_read;
dev.write = user_spi_write;
dev.delay_ms = user_delay_ms;

rslt = bme280_init(&dev);
  • 采用I2C驱动BME280初始化部分:
struct bme280_dev dev;
int8_t rslt = BME280_OK;

dev.dev_id = BME280_I2C_ADDR_PRIM;
dev.intf = BME280_I2C_INTF;
dev.read = user_i2c_read;
dev.write = user_i2c_write;
dev.delay_ms = user_delay_ms;

rslt = bme280_init(&dev);
  • 其中bme280_dev为官方库中给定的BME280设备结构体,用于初始化以及获取数据用,需要针对不同的平台实现以下函数:
user_i2c_read()
user_i2c_write()
user_spi_read()
user_spi_write()
user_delay_ms()
  • 并将该函数的函数指针传递给结构体bme280_dev。

读取BME280数据的函数为:

int8_t stream_sensor_data_forced_mode(struct bme280_dev *dev)
int8_t stream_sensor_data_normal_mode(struct bme280_dev *dev)
  • 并且以上函数均调用了打印函数:
void print_sensor_data(struct bme280_data *comp_data)
  • 不同平台的延时函数,I2C读,I2C写,SPI读,SPI写的实现思路为:
void user_delay_ms(uint32_t period)
{
    /*
     * Return control or wait,
     * for a period amount of milliseconds
     */
}

int8_t user_spi_read(uint8_t dev_id, uint8_t reg_addr, uint8_t *reg_data, uint16_t len)
{
    int8_t rslt = 0; /* Return 0 for Success, non-zero for failure */

    /*
     * The parameter dev_id can be used as a variable to select which Chip Select pin has
     * to be set low to activate the relevant device on the SPI bus
     */

    /*
     * Data on the bus should be like
     * |----------------+---------------------+-------------|
     * | MOSI           | MISO                | Chip Select |
     * |----------------+---------------------|-------------|
     * | (don't care)   | (don't care)        | HIGH        |
     * | (reg_addr)     | (don't care)        | LOW         |
     * | (don't care)   | (reg_data[0])       | LOW         |
     * | (....)         | (....)              | LOW         |
     * | (don't care)   | (reg_data[len - 1]) | LOW         |
     * | (don't care)   | (don't care)        | HIGH        |
     * |----------------+---------------------|-------------|
     */

    return rslt;
}

int8_t user_spi_write(uint8_t dev_id, uint8_t reg_addr, uint8_t *reg_data, uint16_t len)
{
    int8_t rslt = 0; /* Return 0 for Success, non-zero for failure */

    /*
     * The parameter dev_id can be used as a variable to select which Chip Select pin has
     * to be set low to activate the relevant device on the SPI bus
     */

    /*
     * Data on the bus should be like
     * |---------------------+--------------+-------------|
     * | MOSI                | MISO         | Chip Select |
     * |---------------------+--------------|-------------|
     * | (don't care)        | (don't care) | HIGH        |
     * | (reg_addr)          | (don't care) | LOW         |
     * | (reg_data[0])       | (don't care) | LOW         |
     * | (....)              | (....)       | LOW         |
     * | (reg_data[len - 1]) | (don't care) | LOW         |
     * | (don't care)        | (don't care) | HIGH        |
     * |---------------------+--------------|-------------|
     */

    return rslt;
}

int8_t user_i2c_read(uint8_t dev_id, uint8_t reg_addr, uint8_t *reg_data, uint16_t len)
{
    int8_t rslt = 0; /* Return 0 for Success, non-zero for failure */

    /*
     * The parameter dev_id can be used as a variable to store the I2C address of the device
     */

    /*
     * Data on the bus should be like
     * |------------+---------------------|
     * | I2C action | Data                |
     * |------------+---------------------|
     * | Start      | -                   |
     * | Write      | (reg_addr)          |
     * | Stop       | -                   |
     * | Start      | -                   |
     * | Read       | (reg_data[0])       |
     * | Read       | (....)              |
     * | Read       | (reg_data[len - 1]) |
     * | Stop       | -                   |
     * |------------+---------------------|
     */

    return rslt;
}

int8_t user_i2c_write(uint8_t dev_id, uint8_t reg_addr, uint8_t *reg_data, uint16_t len)
{
    int8_t rslt = 0; /* Return 0 for Success, non-zero for failure */

    /*
     * The parameter dev_id can be used as a variable to store the I2C address of the device
     */

    /*
     * Data on the bus should be like
     * |------------+---------------------|
     * | I2C action | Data                |
     * |------------+---------------------|
     * | Start      | -                   |
     * | Write      | (reg_addr)          |
     * | Write      | (reg_data[0])       |
     * | Write      | (....)              |
     * | Write      | (reg_data[len - 1]) |
     * | Stop       | -                   |
     * |------------+---------------------|
     */

    return rslt;
}

综上,基于官方库,针对不同平台,获取BME280数据的基本流程为:


  • 第一步:不同平台的系统及外设初始化。
  • 第二步:实现不同平台的I2C读,I2C写,SPI读,SPI写,延时函数,并将函数指针赋值给bme280_dev结构体成员变量,将该结构体指针传递给初始*化函数int8_t bme280_init(struct bme280_dev *dev),初始化BME280设备。
  • 第三步:调用int8_t stream_sensor_data_forced_mode(struct bme280_dev *dev)或

int8_t stream_sensor_data_normal_mode(struct bme280_dev *dev)函数获取BME280传感器数据并打印到上位机或控制台。





QQ:3005763927
EMAIL:3005763927@qq.com
电话:0755-83040712

说明:进行售后服务前,请准备好客户信息(定货单位、定货人等),以供验证。
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