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仿正点原子驱动BMP280气压传感器实例

java 2025/5/15 7:02:16

文章目录

前言

一、寄存器头文件定义

二、设备树文件中添加节点

 三、驱动文件编写

四、编写驱动测试文件并编译测试

总结

前言

本文驱动开发仿照正点原子的iic驱动实现，同时附上bmp280的数据手册，可访问下面的链接：

BMP280_Bosch(博世)_BMP280中文资料_PDF手册_价格-立创商城下载数据手册。

一、寄存器头文件定义

        在查看数据手册时，可发现bmp280器件对各个寄存器，如数据，校准，采样，滤波等等寄存器进行定义，如下代码所示：

#ifndef BMP280_H
#define BMP280_H#define BMP280_ADDR    	0x76	/* BMP280器件地址*//* BMP280寄存器 */
#define BMP280_ID_REG          0xD0  /* 芯片ID寄存器，值是0x58 */
#define BMP280_RESET_REG       0xE0  /* 复位寄存器 */
#define BMP280_STATUS_REG      0xF3  /* 状态寄存器 */
#define BMP280_CTRL_MEAS_REG   0xF4  /* 测量控制寄存器 */
#define BMP280_CONFIG_REG      0xF5  /* 配置寄存器 *//* 数据寄存器 */
#define BMP280_PRESSURE_MSB    0xF7  /* 压力数据高字节 */
#define BMP280_PRESSURE_LSB    0xF8  /* 压力数据中字节 */
#define BMP280_PRESSURE_XLSB   0xF9  /* 压力数据低字节 */
#define BMP280_TEMP_MSB        0xFA  /* 温度数据高字节 */
#define BMP280_TEMP_LSB        0xFB  /* 温度数据中字节 */
#define BMP280_TEMP_XLSB       0xFC  /* 温度数据低字节 *//* 校准参数寄存器 - 存储补偿计算需要的出厂校准数据 */
#define BMP280_DIG_T1_LSB_REG  0x88
#define BMP280_DIG_T1_MSB_REG  0x89
#define BMP280_DIG_T2_LSB_REG  0x8A
#define BMP280_DIG_T2_MSB_REG  0x8B
#define BMP280_DIG_T3_LSB_REG  0x8C
#define BMP280_DIG_T3_MSB_REG  0x8D
#define BMP280_DIG_P1_LSB_REG  0x8E
#define BMP280_DIG_P1_MSB_REG  0x8F
#define BMP280_DIG_P2_LSB_REG  0x90
#define BMP280_DIG_P2_MSB_REG  0x91
#define BMP280_DIG_P3_LSB_REG  0x92
#define BMP280_DIG_P3_MSB_REG  0x93
#define BMP280_DIG_P4_LSB_REG  0x94
#define BMP280_DIG_P4_MSB_REG  0x95
#define BMP280_DIG_P5_LSB_REG  0x96
#define BMP280_DIG_P5_MSB_REG  0x97
#define BMP280_DIG_P6_LSB_REG  0x98
#define BMP280_DIG_P6_MSB_REG  0x99
#define BMP280_DIG_P7_LSB_REG  0x9A
#define BMP280_DIG_P7_MSB_REG  0x9B
#define BMP280_DIG_P8_LSB_REG  0x9C
#define BMP280_DIG_P8_MSB_REG  0x9D
#define BMP280_DIG_P9_LSB_REG  0x9E
#define BMP280_DIG_P9_MSB_REG  0x9F/* 复位值 */
#define BMP280_RESET_VALUE     0xB6/* 工作模式 */
#define BMP280_SLEEP_MODE      0x00
#define BMP280_FORCED_MODE     0x01
#define BMP280_NORMAL_MODE     0x03/* 过采样设置 */
#define BMP280_OSRS_T_SKIP     0x00 /* 温度测量跳过 */
#define BMP280_OSRS_T_X1       0x20 /* 温度测量1倍过采样 */
#define BMP280_OSRS_T_X2       0x40
#define BMP280_OSRS_T_X4       0x60
#define BMP280_OSRS_T_X8       0x80
#define BMP280_OSRS_T_X16      0xA0#define BMP280_OSRS_P_SKIP     0x00 /* 压力测量跳过 */
#define BMP280_OSRS_P_X1       0x04 /* 压力测量1倍过采样 */
#define BMP280_OSRS_P_X2       0x08
#define BMP280_OSRS_P_X4       0x0C
#define BMP280_OSRS_P_X8       0x10
#define BMP280_OSRS_P_X16      0x14/* 滤波器设置 */
#define BMP280_FILTER_OFF      0x00
#define BMP280_FILTER_COEF_2   0x04
#define BMP280_FILTER_COEF_4   0x08
#define BMP280_FILTER_COEF_8   0x0C
#define BMP280_FILTER_COEF_16  0x10/* 待机时间设置 */
#define BMP280_STANDBY_0_5_MS  0x00
#define BMP280_STANDBY_62_5_MS 0x20
#define BMP280_STANDBY_125_MS  0x40
#define BMP280_STANDBY_250_MS  0x60
#define BMP280_STANDBY_500_MS  0x80
#define BMP280_STANDBY_1000_MS 0xA0
#define BMP280_STANDBY_2000_MS 0xC0
#define BMP280_STANDBY_4000_MS 0xE0/* 结构体定义 */
struct bmp280_calib_param {uint16_t dig_T1;int16_t  dig_T2;int16_t  dig_T3;uint16_t dig_P1;int16_t  dig_P2;int16_t  dig_P3;int16_t  dig_P4;int16_t  dig_P5;int16_t  dig_P6;int16_t  dig_P7;int16_t  dig_P8;int16_t  dig_P9;
};#endif

二、设备树文件中添加节点

  在设备树文件中的i2c1节点中添加子节点，如下：，其中bmp280的器件地址即reg定义为0x76，使用的引脚定义是SCL使用：MX6UL_PAD_UART4_TX_DATA__I2C1_SCL  SDA使用：MX6UL_PAD_UART4_RX_DATA__I2C1_SDA及完成设备树的节点定义，加载到内核：

 查看节点：

 三、驱动文件编写

（1）首先就是字符设备的结构体定义：添加了温度和气压数据。

struct bmp280_dev {dev_t devid;               // 设备号struct cdev cdev;          // 字符设备结构体struct class *class;       // 类struct device *device;     // 设备struct device_node *nd;    // 设备树节点int major;                 // 主设备号void *private_data;        // I2C客户端指针int temperature;           // 温度值（单位：0.01℃）int pressure;              // 气压值（单位：Pa）struct bmp280_calib_param calib_param; // 校准参数int32_t t_fine;            // 温度补偿中间值
};

 （2）接着完成对读寄存器函数的编写：，使用i2c_msg来加载数据，发送的数据是bmp280的器件地址以及加载要写入的数据，并调用i2c_transfer来完成数据发送

 （3）写寄存器：发送的数据位器件地址0x76+寄存器地址+数据

 （4）读取寄存器的校准参数：从0x88开始两个字节的读，

（5）计算实际的温度和气压值，参考数据手册给出的计算公式和实现例程代码，有兴趣的话可以仔细看看手册：

 仿照实现的计算函数：
 

static int32_t bmp280_compensate_temperature(struct bmp280_dev *dev, int32_t adc_T)
{int32_t var1, var2, temperature;var1 = ((((adc_T >> 3) - ((int32_t)dev->calib_param.dig_T1 << 1))) * ((int32_t)dev->calib_param.dig_T2)) >> 11;var2 = (((((adc_T >> 4) - ((int32_t)dev->calib_param.dig_T1)) * ((adc_T >> 4) - ((int32_t)dev->calib_param.dig_T1))) >> 12) * ((int32_t)dev->calib_param.dig_T3)) >> 14;dev->t_fine = var1 + var2;temperature = (dev->t_fine * 5 + 128) >> 8;return temperature;
}/** @description  : 计算实际气压值，避免使用64位除法* @param - dev  : bmp280设备* @param - adc_P: 原始气压ADC值* @return       : 实际气压值(Pa)*/
static uint32_t bmp280_compensate_pressure(struct bmp280_dev *dev, int32_t adc_P)
{int32_t var1, var2;uint32_t p;var1 = (((int32_t)dev->t_fine) >> 1) - (int32_t)64000;var2 = (((var1 >> 2) * (var1 >> 2)) >> 11) * ((int32_t)dev->calib_param.dig_P6);var2 = var2 + ((var1 * ((int32_t)dev->calib_param.dig_P5)) << 1);var2 = (var2 >> 2) + (((int32_t)dev->calib_param.dig_P4) << 16);var1 = (((dev->calib_param.dig_P3 * (((var1 >> 2) * (var1 >> 2)) >> 13)) >> 3) + ((((int32_t)dev->calib_param.dig_P2) * var1) >> 1)) >> 18;var1 = ((((32768 + var1)) * ((int32_t)dev->calib_param.dig_P1)) >> 15);if (var1 == 0)return 0; // 避免除零错误p = (((uint32_t)(((int32_t)1048576) - adc_P) - (var2 >> 12))) * 3125;if (p < 0x80000000)p = (p << 1) / ((uint32_t)var1);elsep = (p / (uint32_t)var1) * 2;var1 = (((int32_t)dev->calib_param.dig_P9) * ((int32_t)(((p >> 3) * (p >> 3)) >> 13))) >> 12;var2 = (((int32_t)(p >> 2)) * ((int32_t)dev->calib_param.dig_P8)) >> 13;p = (uint32_t)((int32_t)p + ((var1 + var2 + dev->calib_param.dig_P7) >> 4));return p;
}

（6） 实现读取数据函数定义：从数据寄存器0xf7读到0xfc

（7）剩下就是完成对bmp280初始化定义，设备文件的操作函数定义，如下所示即为，设备初始化代码：，主要完成对设备的唤醒，校准以及采样配置：

static int bmp280_init_sensor(struct bmp280_dev *dev)
{uint8_t chip_id;/* 1. 读取芯片ID，确认设备存在 */chip_id = bmp280_read_reg(dev, BMP280_ID_REG);printk("BMP280 Chip ID: 0x%02X\n", chip_id);if (chip_id != 0x58) {//0x76地址存储的是0x58printk("BMP280 Chip ID not matching, expected 0x58, got 0x%02X\n", chip_id);return -ENODEV;}/* 2. 软复位 */bmp280_write_reg(dev, BMP280_RESET_REG, BMP280_RESET_VALUE);mdelay(10); // 等待复位完成/* 3. 读取校准参数 */bmp280_read_calibration_data(dev);/* 4. 配置传感器 * - 设置过采样: 温度16x，压力16x* - 设置工作模式: 正常模式*/bmp280_write_reg(dev, BMP280_CONFIG_REG, BMP280_FILTER_COEF_16 | BMP280_STANDBY_500_MS);bmp280_write_reg(dev, BMP280_CTRL_MEAS_REG, BMP280_OSRS_T_X16 | BMP280_OSRS_P_X16 | BMP280_NORMAL_MODE);mdelay(100); // 等待配置生效return 0;
}

 如上即为主要关键驱动代码的定义。

四、编写驱动测试文件并编译测试

类似正点原子的驱动测试文件：

打开设备并读取到数据时，间隔2s打印一次数据

 编译加载驱动文件和驱动测试文件：

测试结果：

 

能够正确获取数据并进行打印，完成驱动！！！

总结

通过对IIC驱动的学习测试以及完成对具体iic设备的驱动来获取数据，对嵌入式linux的驱动了解更加深刻了。

http://www.xdnf.cn/news/5762.html

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