Matrix - Pressure and Temperature Sensor

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1 Introduction

• The BMP180 is a high precision, ultra-low power small digital pressure sensor for consumer applications in mobile phones, PDAs, GPS navigation devices and outdoor equipments. With a low altitude noise of merely 0.25m at fast conversion time, the BMP180 offers superior performance. The I2C interface allows for easy system integration with a microcontroller.
• The BMP180 is based on piezo-resistive technology for EMC robustness, high accuracy and linearity as well as long term stability.
• The BMP180 consists of a piezo-resistive sensor, an analog to digital converter and a control unit with E2PROM and a serial I2C interface. The E2PROM has stored 176 bit of individual calibration data. This is used to compensate offset, temperature dependence and other parameters of the sensor.

2 特性

• I2C，3.3V
• 气压值 (16 to 19 bit)
• 温度值 (16 bit）
• PCB Dimension(mm): 16 x 16

• 引脚说明:

名称	描述
SDA	I2C SDA
SCL	I2C SCL
5V	电源5V
GND	地

3 工作原理

• 模式(超低功率、标准高,超高分辨率)可以选择通过变量过采样设置(0,1,2,3)的C代码。
• 计算真实的气压和温度值步长为 1pa(= 0.01 hpa = 0.01 mbar)，温度的步长为 0.1°C。
• 计算绝对高度，测量压力p和压力在海平面1013.25 p0例如hpa,海拔米可以与国际气压公式计算:

• 计算海平面气压，使用测量压力P和绝对高度可以计算出海平面气压：

这样，不同海拔 Δaltitude = 10米对应于1.2hPa海平面变化。

4 下载Matrix源码

Matrix配件相关的代码是完全开源的，统一由一个仓库进行管理：https://github.com/friendlyarm/matrix.git
该仓库里不同的分支代表着Matrix配件所支持的不同开发板。

• nanopi分支用于支持NanoPi；
• nanopi2分支用于支持NanoPi 2；
• tiny4412分支用于支持Tiny4412；
• raspberrypi分支用于支持RaspberryPi；

在主机PC上安装git，以Ubuntu14.04为例

$ sudo apt-get install git

克隆Matrix配件代码仓库

$ git clone https://github.com/friendlyarm/matrix.git

克隆完成后会得到一个名为matrix的目录，里面存放着所有Matrix配件的代码。

5 与NanoPi 2连接使用

5.1 硬件连接

参考下图连接模块Matrix-Pressure_and_Temperature_Sensor和NanoPi 2：

连接说明：

Matrix-Pressure_and_Temperature_Sensor_nanopi	NanoPi 2
SDA	Pin3
SCL	Pin5
5V	Pin4
GND	Pin6

5.2 编译测试程序

进入Matrix代码仓库，切换到nanopi2分支

$ cd matrix
$ git checkout nanopi2

编译Matrix配件代码

$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- clean
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- install

注意：请确保你的主机PC当前使用的交叉编译器为NanoPi 2配套的arm-linux-gcc-4.9.3。
编译成功后库文件位于install/lib目录下，而测试程序则位于install/usr/bin目录下，模块Matrix-Pressure_and_Temperature_Sensor对应的测试程序为matrix-pressure_temp。
硬件驱动模块位于modules目录下，对应的驱动源码都包含在在NanoPi 2的Linux内核仓库里：https://github.com/friendlyarm/linux-3.4.y.git

5.3 运行测试程序

将带有Debian系统的SD卡插入一台运行Linux的电脑，可以挂载SD卡上的boot和rootfs分区。
假设rootfs分区的挂载路径为/media/rootfs，执行以下命令将Matrix的硬件驱动、库文件和测试程序拷贝到NanoPi 2的文件系统上。

$ cp modules /media/rootfs/ -r
$ cp install/lib/* /media/rootfs/lib/ -d
$ cp install/usr/bin/* /media/rootfs/usr/bin/

将SD卡重新插入NanoPi 2，上电启动，在Debian的shell终端中执行以下命令加载硬件驱动。

$ cd /modules
$ insmod bmp085.ko

运行模块Matrix-Pressure_and_Temperature_Sensor的测试程序。

$ matrix-pressure_temp

注意：此模块并不支持热插拔，启动系统前需要确保硬件连接正确。
运行效果如下：

5.4 代码展示

int main(int argc, char ** argv) 
{ 
    int ret = -1;
    int bmpTemp = 0;
    int bmpPressure = 0;
    float altitude = 0;
 
    if ((ret = bmp180Read(BMP180_TEMP, &bmpTemp)) != -1) {
        printf("Get temperature : %.1f C\n", (float)bmpTemp / 10);
    } else {
        printf("Faided to get humidity\n");
    }
 
    if ((ret = bmp180Read(BMP180_PRESSURE, &bmpPressure)) != -1) {
        printf("Get pressure : %.2f hPa\n", (float)bmpPressure / 100);
    } else {
        printf("Faided to get pressure\n");
    }
 
    altitude = 44330 * ( 1 - pow( ((float)bmpPressure / 100 / 1013.25), (1/5.255) ) );
    printf("Get altitude : %.2f m\n", altitude);
    return 0;
}

6 与NanoPi连接使用

6.1 准备工作

在NanoPi上运行Debian系统，然后在主机PC上安装并使用相应的编译器，参考wiki: NanoPi & How to Build the Compiling Environment。
注意: 只有使用nanopi-v4.1.y-matrix分支编译出来的内核才能配合Matrix配件正常工作。
下载NanoPi内核源代码并编译:

$ git clone https://github.com/friendlyarm/linux-4.x.y.git
$ cd linux-4.x.y
$ git checkout nanopi-v4.1.y-matrix
$ make nanopi_defconfig
$ touch .scmversion
$ make

编译好后的zImage位于内核源码arch/arm/boot/目录下，把该zImage替换掉NanoPi烧写文件sd-fuse_nanopi/prebuilt下的zImage，重新制作SD卡即可。

6.2 硬件连接

参考下图连接模块Matrix-Pressure_and_Temperature_Sensor和NanoPi：
Matrix-Pressure_and_Temperature_Sensor_nanopi

连接说明：

Matrix-Pressure_and_Temperature_Sensor_nanopi	NanoPi
SDA	Pin3
SCL	Pin5
5V	Pin4
GND	Pin6

6.3 编译测试程序

进入Matrix代码仓库，切换到nanopi分支

$ cd matrix
$ git checkout nanopi

编译Matrix配件代码

$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- clean
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- install

注意：请确保你的主机PC当前使用的交叉编译器为NanoPi-Debian配套的arm-linux-gcc-4.4.3。
编译出来的库文件位于install/lib目录下，而测试程序则位于install/usr/bin目录下，模块Matrix-Pressure_and_Temperature_Sensor对应的测试程序为matrix-pressure_temp。

6.4 运行测试程序

将带有Debian系统的SD卡插入一台运行Linux的电脑，可以挂载SD卡上的boot和rootfs分区。
假设rootfs分区的挂载路径为/media/rootfs，执行以下命令将Matrix的硬件驱动、库文件和测试程序拷贝到NanoPi的文件系统上。

$ cp modules /media/rootfs/ -r
$ cp install/lib/* /media/rootfs/lib/ -d
$ cp install/usr/bin/* /media/rootfs/usr/bin/

将SD卡重新插入NanoPi 2，上电启动，在Debian的shell终端中执行以下命令加载硬件驱动。

$ cd /modules
$ insmod bmp085-i2c.ko

运行模块Matrix-Pressure_and_Temperature_Sensor的测试程序。

$ matrix-pressure_temp

注意：此模块并不支持热插拔，启动系统前需要确保硬件连接正确。

6.5 代码展示

int main(int argc, char ** argv) 
{ 
    int ret = -1;
    int bmpTemp = 0;
    int bmpPressure = 0;
    float altitude = 0;
 
    if ((ret = bmp180Read(BMP180_TEMP, &bmpTemp)) != -1) {
        printf("Get temperature : %.1f C\n", (float)bmpTemp / 10);
    } else {
        printf("Faided to get humidity\n");
    }
 
    if ((ret = bmp180Read(BMP180_PRESSURE, &bmpPressure)) != -1) {
        printf("Get pressure : %.2f hPa\n", (float)bmpPressure / 100);
    } else {
        printf("Faided to get pressure\n");
    }
 
    altitude = 44330 * ( 1 - pow( ((float)bmpPressure / 100 / 1013.25), (1/5.255) ) );
    printf("Get altitude : %.2f m\n", altitude);
    return 0;
}

10 相关资料

BMP180.pdf

11 Update Log

11.1 Feb-24-2016

• Added the whole English version