查看“BME280 Environmental Sensor”的源代码

<div class="tabber">
{{Product
|images=[[File:BME280-Environmental-Sensor-intro.jpg|360px |alt=BME280-Environmental-Sensor | BME280 Environmental Sensor]]
|categories=
{{Category|温度}}
{{Category|湿度}}
{{Category|气压}}
{{Category|传感器}}
|brand=Waveshare
|features=BME280环境传感器
|interfaces=
{{Category|SPI接口}}
{{Category|I2C接口}}
|related=[[DHT22 Temperature-Humidity Sensor]]
}}
<div class="tabbertab" title="说明">
==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SPI接口，可通过I/O口设置I2C接口
*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==
{| border=1; style="width:500px; background:#eeffee; "
|-align="center"
|工作电压：||5V/3.3V
|-align="center"
|通信接口：||I2C/SPI
|-align="center"
|温度范围：||-40~85°C (分辨率0.01°C，误差±1°C)
|-align="center"
|湿度范围：||0~100%RH (分辨率0.008%RH，±3% RH)
|-align="center"
|压力范围：||300~1100 hPa (分辨率0.18Pa，误差±1 hPa)
|-align="center"
|产品尺寸：||27mmx20mm
|-align="center"
|过孔直径：||2.0mm
|}<br />

==接口定义==
{|border=2;  style="background:#eeffff;width:600px;"   
|-style="background:#ffffee" ; align="center"
|colspan=5|I2C接口
|-style="background:#ccffcc" ; align="center"
|功能引脚||Arduino 接口||	STM32接口||RASPBERRY||描述
|-align="center"
|VCC||3.3V/5V||3.3V /5V||3.3V /5V||电源正
|-align="center"
|GND||GND||GND||GND||电源地
|-align="center"
|SDA||A4||PB7||SDA||I2C数据线
|-align="center"
|SCL||A5||PB6||SCL||I2C时钟线
|-align="center"
|ADDR||NC/GND||NC/GND||NC/GND||地址片选(默认为高电平)：<br />为高电平时，地址为：0x77<br />为低电平时，地址为：0x76 
|-align="center"
|CS||NC||NC||NC||NC
|}
--------------------------
{|border=2;  style="background:#eeffff;width:600px;"   
|-style="background:#ffdddd" ; align="center"
|colspan=5|SPI接口
|-style="background:#eeffcc" ; align="center"
|功能引脚||Arduino 接口||STM32接口||RASPBERRY||描述
|-align="center"	
|VCC||3.3V /5V||3.3V /5V||3.3V /5V||3.3V电源正
|-align="center"
|GND||GND||GND||GND||电源地
|-align="center"
|MOSI||D11||PA7||MOSI||SPI数据输入
|-align="center"
|SCK||D13||PA5||SCK||SPI时钟输入
|-align="center"
|MISO||D12||PA6||MISO||SPI数据输出
|-align="center"
|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：[[Pioneer600_Datasheets]]<br />
*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：<br />
[[File:BMP388-Barometric-Pressure-Sensor-user-manual-1.png|800px]]<br />
*得到解压包，解压得到如下：<br />
[[File:BMP388-Barometric-Pressure-Sensor-user-manual-2.png|800px]]<br />
*将Raspberry文件夹拷至树莓派。<br />

==安装库==
{{RPI_C_lib}}

===前置工作及演示===
====前置工作====
*执行如下命令进行树莓派配置：<br />
 sudo raspi-config
*选择Interfacing Options  ->  I2C  ->  yes 启动I2C内核驱动<br />
*选择Interfacing Options  ->  SPI  ->  yes启动SPI内核驱动<br />
*保存退出后，重启树莓派：<br />
 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：
[[File:BME280-Environmental-Sensor-user-manual-3.png|800px]]<br />
*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：
[[File:BME280-Environmental-Sensor-user-manual-4.png|800px]]<br />
*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：
[[File:BME280-Environmental-Sensor-user-manual-5.png|800px]]<br />
<font color=red>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。</font>
====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，<u>BME280模块默认I2C器件地址为0X77</u>，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。
[[File:BME280-Environmental-Sensor-user-manual-6.png|800px]]<br />
*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)：
[[File:BME280-Environmental-Sensor-user-manual-7.png|800px]]<br />
*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。
[[File:BME280-Environmental-Sensor-user-manual-8.png|800px]]<br />
*保存并退出编辑，然后重新编译：<br />
 sudo make clean
 sudo make
*运行：
 sudo ./bme280
*将显示如下数据：
[[File:BME280-Environmental-Sensor-user-manual-9.png|800px]]<br />
*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SPI驱动BME280模块。
*如需采用IIC驱动BME280模块，请将bme280test.ino中的宏定义USEIIC改为1。（默认I2C器件地址为0X77）
 [[File:BME280-Environmental-Sensor-user-manual-10.png|800px]]<br />
*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：
[[File:BME280-Environmental-Sensor-user-manual-11.png|800px]]<br />
*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：
[[File:BME280-Environmental-Sensor-user-manual-12.png|800px]]<br />
*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
 [[File:BME280-Environmental-Sensor-user-manual-13.png|800px]]<br />
*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：
[[File:BME280-Environmental-Sensor-user-manual-14.png|800px]]<br />
*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：
[[File:BME280-Environmental-Sensor-user-manual-15.png|800px]]<br />
*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：
[[File:BME280-Environmental-Sensor-user-manual-16.png|800px]]<br />
*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===
*例程主要采用了官方(Bosch Sensortec)提供的库:https://github.com/BoschSensortec/BME280_driver
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：
<pre>
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);
</pre>
*采用I2C驱动BME280初始化部分：
<pre>
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);
</pre>
*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：
<pre>
user_i2c_read()
user_i2c_write()
user_spi_read()
user_spi_write()
user_delay_ms()
</pre>
*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：
<pre>
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;
}
</pre>
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。








</div>


<div class="tabbertab" title="资料">

===文档===
*[https://{{SERVERNAME}}/w/upload/3/3a/BME280-Environmental-Sensor-user-manual-cn.pdf 用户手册]<br>
*[https://{{SERVERNAME}}/w/upload/4/42/BME280-Environmental-Sensor-Schematic.pdf 原理图]

===程序===
*[https://{{SERVERNAME}}/w/upload/b/ba/BME280-Environmental-Sensor-Demo-Code.7z 示例程序]

===软件===
*[https://www.arduino.cc/en/Main/Software Arduino IDE]
*[[:File:串口调试助手.zip|串口调试助手]]

===相关资料===
*[https://{{SERVERNAME}}/w/upload/9/91/BME280_datasheet.pdf BME280数据手册]

</div>

== FAQ ==
<div class="tabbertab" title="FAQ">
<br />
{{BME280-Environmental-Sensor-FAQ}}
</div>

<div class="tabbertab" title="售后">
<br />
{{Service18}}
</div>

</div>