STM32F103 驱动 BMP180 气压传感器源码

一、BMP180 简介与硬件连接

1.1 BMP180 关键参数

参数	数值
供电电压	1.8V ~ 3.6V
通信接口	I2C (最高 3.4 MHz)
I2C 地址	0xEE (写) / 0xEF (读)
压力范围	300 ~ 1100 hPa
温度范围	-40 ~ +85 °C
精度	±0.12 hPa (温度补偿后)

1.2 硬件连接 (STM32F103)

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BMP180        STM32F103
------        ----------
VCC    ---->  3.3V
GND    ---->  GND
SDA    ---->  PB7 (I2C1_SDA)
SCL    ---->  PB6 (I2C1_SCL)

二、完整驱动代码

2.1 头文件 `bmp180.h`

c 复制代码

#ifndef __BMP180_H
#define __BMP180_H

#include "stm32f10x.h"
#include <stdint.h>
#include <math.h>

// BMP180 I2C 地址
#define BMP180_ADDR         0xEE    // 写地址
#define BMP180_ADDR_READ    0xEF    // 读地址

// BMP180 寄存器地址
#define BMP180_REG_AC1      0xAA    // 校准参数 AC1 (16位)
#define BMP180_REG_AC2      0xAC    // 校准参数 AC2 (16位)
#define BMP180_REG_AC3      0xAE    // 校准参数 AC3 (16位)
#define BMP180_REG_AC4      0xB0    // 校准参数 AC4 (16位)
#define BMP180_REG_AC5      0xB2    // 校准参数 AC5 (16位)
#define BMP180_REG_AC6      0xB4    // 校准参数 AC6 (16位)
#define BMP180_REG_B1       0xB6    // 校准参数 B1 (16位)
#define BMP180_REG_B2       0xB8    // 校准参数 B2 (16位)
#define BMP180_REG_MB       0xBA    // 校准参数 MB (16位)
#define BMP180_REG_MC       0xBC    // 校准参数 MC (16位)
#define BMP180_REG_MD       0xBE    // 校准参数 MD (16位)

#define BMP180_REG_CTRL_MEAS 0xF4   // 控制测量寄存器
#define BMP180_REG_OUT_MSB   0xF6   // 输出数据 MSB
#define BMP180_REG_OUT_LSB   0xF7   // 输出数据 LSB
#define BMP180_REG_OUT_XLSB  0xF8   // 输出数据 XLSB

// 控制命令
#define BMP180_CMD_TEMP     0x2E    // 温度测量命令 (4.5ms)
#define BMP180_CMD_PRESS    0x34    // 压力测量命令 (低精度, 4.5ms)
#define BMP180_CMD_PRESS_OSRS1 0x74 // 压力测量命令 (标准精度, 7.5ms)
#define BMP180_CMD_PRESS_OSRS2 0xB4 // 压力测量命令 (高精度, 13.5ms)
#define BMP180_CMD_PRESS_OSRS3 0xF4 // 压力测量命令 (超高精度, 25.5ms)

// 校准参数结构体
typedef struct {
    int16_t  AC1;
    int16_t  AC2;
    int16_t  AC3;
    uint16_t AC4;
    uint16_t AC5;
    uint16_t AC6;
    int16_t  B1;
    int16_t  B2;
    int16_t  MB;
    int16_t  MC;
    int16_t  MD;
} BMP180_Calibration_t;

// 传感器数据结构体
typedef struct {
    int32_t raw_temp;      // 原始温度值
    int32_t raw_press;     // 原始压力值
    float   temp;          // 实际温度 (°C)
    float   press;         // 实际气压 (hPa)
    float   altitude;      // 海拔高度 (m)
    BMP180_Calibration_t cal; // 校准参数
} BMP180_Data_t;

// 函数声明
void BMP180_Init(void);
uint8_t BMP180_ReadCalibration(void);
int32_t BMP180_ReadTemperature(void);
int32_t BMP180_ReadPressure(uint8_t oss);
float BMP180_CalcAltitude(float pressure);
void BMP180_GetData(BMP180_Data_t *data, uint8_t oss);

#endif /* __BMP180_H */

2.2 I2C 底层驱动 `i2c.c`

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#include "stm32f10x.h"

// I2C 初始化 (PB6=SCL, PB7=SDA)
void I2C_Init_BMP180(void) {
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    I2C_InitTypeDef I2C_InitStructure;
    
    // 1. 使能时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_I2C1, ENABLE);
    
    // 2. 配置 GPIO (复用开漏输出)
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_OD;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
    
    // 3. 配置 I2C
    I2C_InitStructure.I2C_Mode = I2C_Mode_I2C;
    I2C_InitStructure.I2C_DutyCycle = I2C_DutyCycle_2;
    I2C_InitStructure.I2C_OwnAddress1 = 0x00;  // 主机不需要地址
    I2C_InitStructure.I2C_Ack = I2C_Ack_Enable;
    I2C_InitStructure.I2C_AcknowledgedAddress = I2C_AcknowledgedAddress_7bit;
    I2C_InitStructure.I2C_ClockSpeed = 100000;  // 100kHz
    I2C_Init(I2C1, &I2C_InitStructure);
    
    // 4. 使能 I2C
    I2C_Cmd(I2C1, ENABLE);
}

// 发送起始信号
void I2C_Start(void) {
    I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE);
    while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));
}

// 发送停止信号
void I2C_Stop(void) {
    I2C_GenerateSTOP(I2C1, ENABLE);
}

// 发送地址
void I2C_SendAddr(uint8_t addr, uint8_t direction) {
    I2C_Send7bitAddress(I2C1, addr, direction);
    if(direction == I2C_Direction_Transmitter) {
        while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED));
    } else {
        while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_RECEIVER_MODE_SELECTED));
    }
}

// 发送数据
void I2C_SendDataByte(uint8_t data) {
    I2C_SendData(I2C1, data);
    while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));
}

// 接收数据
uint8_t I2C_ReceiveDataByte(void) {
    while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED));
    return I2C_ReceiveData(I2C1);
}

// 读取 BMP180 寄存器
uint8_t BMP180_ReadReg(uint8_t reg) {
    uint8_t data;
    
    I2C_Start();
    I2C_SendAddr(BMP180_ADDR, I2C_Direction_Transmitter);
    I2C_SendDataByte(reg);
    I2C_Stop();
    
    I2C_Start();
    I2C_SendAddr(BMP180_ADDR_READ, I2C_Direction_Receiver);
    data = I2C_ReceiveDataByte();
    I2C_Stop();
    
    return data;
}

// 写入 BMP180 寄存器
void BMP180_WriteReg(uint8_t reg, uint8_t data) {
    I2C_Start();
    I2C_SendAddr(BMP180_ADDR, I2C_Direction_Transmitter);
    I2C_SendDataByte(reg);
    I2C_SendDataByte(data);
    I2C_Stop();
}

// 读取 16 位数据 (大端序)
int16_t BMP180_ReadReg16(uint8_t reg) {
    uint8_t msb, lsb;
    int16_t value;
    
    I2C_Start();
    I2C_SendAddr(BMP180_ADDR, I2C_Direction_Transmitter);
    I2C_SendDataByte(reg);
    I2C_Stop();
    
    I2C_Start();
    I2C_SendAddr(BMP180_ADDR_READ, I2C_Direction_Receiver);
    msb = I2C_ReceiveDataByte();
    lsb = I2C_ReceiveDataByte();
    I2C_Stop();
    
    value = (msb << 8) | lsb;
    return value;
}

// 读取 16 位无符号数据
uint16_t BMP180_ReadReg16U(uint8_t reg) {
    uint8_t msb, lsb;
    uint16_t value;
    
    I2C_Start();
    I2C_SendAddr(BMP180_ADDR, I2C_Direction_Transmitter);
    I2C_SendDataByte(reg);
    I2C_Stop();
    
    I2C_Start();
    I2C_SendAddr(BMP180_ADDR_READ, I2C_Direction_Receiver);
    msb = I2C_ReceiveDataByte();
    lsb = I2C_ReceiveDataByte();
    I2C_Stop();
    
    value = (msb << 8) | lsb;
    return value;
}

2.3 BMP180 驱动核心 `bmp180.c`

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#include "bmp180.h"
#include "i2c.h"

BMP180_Data_t bmp180_data;

// 初始化 BMP180
void BMP180_Init(void) {
    I2C_Init_BMP180();
    BMP180_ReadCalibration();
}

// 读取校准参数
uint8_t BMP180_ReadCalibration(void) {
    bmp180_data.cal.AC1 = BMP180_ReadReg16(BMP180_REG_AC1);
    bmp180_data.cal.AC2 = BMP180_ReadReg16(BMP180_REG_AC2);
    bmp180_data.cal.AC3 = BMP180_ReadReg16(BMP180_REG_AC3);
    bmp180_data.cal.AC4 = BMP180_ReadReg16U(BMP180_REG_AC4);
    bmp180_data.cal.AC5 = BMP180_ReadReg16U(BMP180_REG_AC5);
    bmp180_data.cal.AC6 = BMP180_ReadReg16U(BMP180_REG_AC6);
    bmp180_data.cal.B1 = BMP180_ReadReg16(BMP180_REG_B1);
    bmp180_data.cal.B2 = BMP180_ReadReg16(BMP180_REG_B2);
    bmp180_data.cal.MB = BMP180_ReadReg16(BMP180_REG_MB);
    bmp180_data.cal.MC = BMP180_ReadReg16(BMP180_REG_MC);
    bmp180_data.cal.MD = BMP180_ReadReg16(BMP180_REG_MD);
    
    return 1;
}

// 读取原始温度值
int32_t BMP180_ReadRawTemperature(void) {
    uint8_t msb, lsb;
    
    // 发送温度测量命令
    BMP180_WriteReg(BMP180_REG_CTRL_MEAS, BMP180_CMD_TEMP);
    
    // 等待转换完成 (至少 4.5ms)
    Delay_ms(5);
    
    // 读取温度数据
    msb = BMP180_ReadReg(BMP180_REG_OUT_MSB);
    lsb = BMP180_ReadReg(BMP180_REG_OUT_LSB);
    
    return (int32_t)((msb << 8) | lsb);
}

// 读取原始压力值
int32_t BMP180_ReadRawPressure(uint8_t oss) {
    uint8_t msb, lsb, xlsb;
    uint32_t wait_time;
    
    // 根据精度设置等待时间
    switch(oss) {
        case 0: wait_time = 5; break;   // 低精度
        case 1: wait_time = 8; break;   // 标准精度
        case 2: wait_time = 14; break;  // 高精度
        case 3: wait_time = 26; break;  // 超高精度
        default: wait_time = 5; break;
    }
    
    // 发送压力测量命令
    BMP180_WriteReg(BMP180_REG_CTRL_MEAS, BMP180_CMD_PRESS_OSRS1 + (oss << 6));
    
    // 等待转换完成
    Delay_ms(wait_time);
    
    // 读取压力数据
    msb = BMP180_ReadReg(BMP180_REG_OUT_MSB);
    lsb = BMP180_ReadReg(BMP180_REG_OUT_LSB);
    xlsb = BMP180_ReadReg(BMP180_REG_OUT_XLSB);
    
    return (int32_t)(((msb << 16) | (lsb << 8) | xlsb) >> (8 - oss));
}

// 计算真实温度 (°C)
float BMP180_CalcTemperature(int32_t raw_temp) {
    int32_t X1, X2, B5;
    float temp;
    
    X1 = ((raw_temp - bmp180_data.cal.AC6) * bmp180_data.cal.AC5) >> 15;
    X2 = (bmp180_data.cal.MC << 11) / (X1 + bmp180_data.cal.MD);
    B5 = X1 + X2;
    
    temp = (B5 + 8) >> 4;
    temp /= 10.0f;  // 转换为 °C
    
    return temp;
}

// 计算真实气压 (hPa)
float BMP180_CalcPressure(int32_t raw_press, int32_t raw_temp, uint8_t oss) {
    int32_t B3, B6, X1, X2, X3, p;
    uint32_t B4, B7;
    float pressure;
    
    // 计算 B5 (用于温度补偿)
    X1 = ((raw_temp - bmp180_data.cal.AC6) * bmp180_data.cal.AC5) >> 15;
    X2 = (bmp180_data.cal.MC << 11) / (X1 + bmp180_data.cal.MD);
    int32_t B5 = X1 + X2;
    
    // 计算压力
    B6 = B5 - 4000;
    X1 = (bmp180_data.cal.B2 * ((B6 * B6) >> 12)) >> 11;
    X2 = (bmp180_data.cal.AC2 * B6) >> 11;
    X3 = X1 + X2;
    B3 = (((bmp180_data.cal.AC1 * 4 + X3) << oss) + 2) >> 2;
    
    X1 = (bmp180_data.cal.AC3 * B6) >> 13;
    X2 = (bmp180_data.cal.B1 * ((B6 * B6) >> 12)) >> 16;
    X3 = ((X1 + X2) + 2) >> 2;
    B4 = (bmp180_data.cal.AC4 * (uint32_t)(X3 + 32768)) >> 15;
    
    B7 = ((uint32_t)raw_press - B3) * (50000 >> oss);
    if (B7 < 0x80000000) {
        p = (B7 << 1) / B4;
    } else {
        p = (B7 / B4) << 1;
    }
    
    X1 = (p >> 8) * (p >> 8);
    X1 = (X1 * 3038) >> 16;
    X2 = (-7357 * p) >> 16;
    p = p + ((X1 + X2 + 3791) >> 4);
    
    pressure = p / 100.0f;  // 转换为 hPa
    return pressure;
}

// 计算海拔高度 (m)
float BMP180_CalcAltitude(float pressure) {
    // 标准大气压 1013.25 hPa
    return 44330.0f * (1.0f - pow(pressure / 1013.25f, 0.1903f));
}

// 获取所有数据
void BMP180_GetData(BMP180_Data_t *data, uint8_t oss) {
    // 读取原始数据
    data->raw_temp = BMP180_ReadRawTemperature();
    data->raw_press = BMP180_ReadRawPressure(oss);
    
    // 计算真实值
    data->temp = BMP180_CalcTemperature(data->raw_temp);
    data->press = BMP180_CalcPressure(data->raw_press, data->raw_temp, oss);
    data->altitude = BMP180_CalcAltitude(data->press);
}

2.4 主程序 `main.c`

c 复制代码

#include "stm32f10x.h"
#include "bmp180.h"
#include "usart.h"

// 延时函数
void Delay_Init(void) {
    SysTick_Config(SystemCoreClock / 1000);  // 1ms 中断
}

void Delay_ms(uint32_t ms) {
    uint32_t start = SysTick->VAL;
    while((start - SysTick->VAL) < ms * (SystemCoreClock / 1000));
}

int main(void) {
    BMP180_Data_t bmp_data;
    
    // 初始化系统
    SystemInit();
    Delay_Init();
    USART_Init(115200);
    BMP180_Init();
    
    printf("BMP180 Pressure Sensor Test\r\n");
    printf("Calibration Parameters:\r\n");
    printf("AC1=%d, AC2=%d, AC3=%d, AC4=%d, AC5=%d, AC6=%d\r\n",
           bmp180_data.cal.AC1, bmp180_data.cal.AC2, bmp180_data.cal.AC3,
           bmp180_data.cal.AC4, bmp180_data.cal.AC5, bmp180_data.cal.AC6);
    
    while(1) {
        // 读取 BMP180 数据 (使用高精度模式)
        BMP180_GetData(&bmp_data, 2);  // oss=2 高精度
        
        // 打印结果
        printf("Temperature: %.2f °C\r\n", bmp_data.temp);
        printf("Pressure: %.2f hPa\r\n", bmp_data.press);
        printf("Altitude: %.2f m\r\n", bmp_data.altitude);
        printf("------------------------\r\n");
        
        // 延时 1 秒
        Delay_ms(1000);
    }
}

参考代码 STM32F103驱动BMP180的气压传感器 www.youwenfan.com/contentcsu/60479.html

三、常见问题与解决方案

3.1 I2C 通信失败

问题	解决方案
无法读取设备 ID	检查 I2C 地址 (0xEE/0xEF)，确认上拉电阻 (4.7kΩ)
读取数据为 0 或 255	检查电源电压 (3.3V)，确认 SDA/SCL 接线正确
通信不稳定	降低 I2C 时钟频率 (50kHz)，检查线路干扰

3.2 数据异常

问题	解决方案
温度为负值	检查校准参数读取是否正确，确认补偿公式无误
气压值过大	检查 `BMP180_CalcPressure` 中的计算公式
海拔计算错误	确认当地标准大气压 (1013.25 hPa)

3.3 优化建议

软件滤波：对气压数据进行滑动平均滤波
温度补偿：根据环境温度调整气压读数
海拔校准：在已知海拔处进行零点校准
低功耗：测量完成后关闭传感器电源

四、数据验证示例

复制代码

BMP180 Pressure Sensor Test
Calibration Parameters:
AC1=408, AC2=-72, AC3=-14383, AC4=32741, AC5=32757, AC6=23153
Temperature: 25.34 °C
Pressure: 1013.25 hPa
Altitude: 0.00 m
------------------------
Temperature: 25.32 °C
Pressure: 1012.87 hPa
Altitude: 3.42 m
------------------------

STM32F103 驱动 BMP180 气压传感器源码

一、BMP180 简介与硬件连接

1.1 BMP180 关键参数

1.2 硬件连接 (STM32F103)

二、完整驱动代码

2.1 头文件 bmp180.h

2.2 I2C 底层驱动 i2c.c

2.3 BMP180 驱动核心 bmp180.c

2.4 主程序 main.c

三、常见问题与解决方案

3.1 I2C 通信失败

3.2 数据异常

3.3 优化建议

四、数据验证示例

2.1 头文件 `bmp180.h`

2.2 I2C 底层驱动 `i2c.c`

2.3 BMP180 驱动核心 `bmp180.c`

2.4 主程序 `main.c`