壓力檢測也是經常會遇到的需求，比如環境壓力或者低壓氣體等都會用到壓力檢測。這類檢測壓力都比較低，一般不會超過大氣壓，有時甚至是負壓。這一篇我們要討論的MS5536C就屬於這類器件。接下來我們將設計並實現MS5536C的驅動。

1、功能概述

　　MS5536C是一個系列的高解析度工廠校準壓力感測器。該裝置包括一個壓阻式壓力感測器和一個ADC，採用三線SPI介面。該裝置以16位資料字的形式提供數字壓力和溫度資訊。其結構圖如下：

　　MS5536C包含壓阻感測器和感測器介面IC。MS5536C的主要功能是將壓阻壓力感測器的模擬輸出電壓為一個16位數字的值，以及提供一個16位數字值的溫度感測器。MS5536C通過SPI介面與外界進行數字通訊，其引腳定義如下：

　　由於壓力感測器的輸出電壓很大程度上取決於溫度和工藝公差，因此有必要對這些影響進行補償。每個模組都是在兩個溫度和兩個壓力下單獨校準的。因此，計算了6個必要的係數來補償工藝變化和溫度變化，並存儲在每個模組的64位PROM中。4個字的位排序組合為6個有效係數，具體如下：

　　對於MS5536C表壓感測器，在MCU傳送訊號時，使用時鐘上升沿；在MCU接收資料時，採用時鐘下降沿。

2、驅動設計與實現

　　我們已經瞭解了MS5536C壓力感測器的基本情況。接下來我們將在此基礎上設計並實現MS5536C壓力感測器的驅動程式。

2.1、物件定義

　　在使用一個物件之前我們需要獲得一個物件。同樣的我們想要MS5536C壓力感測器就需要先定義MS5536C壓力感測器的物件。

2.1.1、物件的抽象

　　我們要得到MS5536C壓力感測器物件，需要先分析其基本特性。一般來說，一個物件至少包含兩方面的特性：屬性與操作。接下來我們就來從這兩個方面思考一下MS5536C壓力感測器的物件。

　　先來考慮屬性，作為屬性肯定是用於標識或記錄物件特徵的東西。我們來考慮MS5536C壓力感測器物件屬性。首先每一臺MS5536C裝置都有6個校準係數，每次測量都需要使用，所以我們將其作為屬性儲存下來。另一個，測量的溫度壓力資料指示了MS5536C的工作狀態，所以我們也將其作為屬性。

　　接著我們還需要考慮MS5536C壓力感測器物件的操作問題。我們要獲取資料就要訪問MS5536C的暫存器，就需要向其傳送資料和從其接收資料，但讀寫操作通常依賴於具體硬體平臺，所以我們將讀寫行為作為物件的操作。訪問MS5536C時，傳送資料和接收資料分別採用時鐘的上升沿和下降沿，這樣我們必須修改SPI埠的模式，這同樣與硬體平臺相關，所以我們將其定義為物件的操作。此外，控制時序需要處理延時，而實現延時同樣依賴於具體的軟硬體平臺，所以我們將延時也作為物件的操作。

　　根據上述我們對MS5536C壓力感測器的分析，我們可以定義MS5536C壓力感測器的物件型別如下：

 1 //定義MS5536C物件型別
 2 typedef struct MS5536cObject {
 3   uint16_t coef1;        //校準係數C1
 4   uint16_t coef2;        //校準係數C2
 5   uint16_t coef3;        //校準係數C3
 6   uint16_t coef4;        //校準係數C4
 7   uint16_t coef5;        //校準係數C5
 8   uint16_t coef6;        //校準係數C6
 9  
10   int32_t pressure;     //壓力100倍整數值
11   int32_t temperature;  //溫度100倍整數值
12  
13   float fPressure;     //壓力浮點數值
14   float fTemperature;  //溫度浮點數值
15  
16   void (*ReadWriteMS)(uint8_t *txData，uint8_t *rxData，uint16_t number);
17   void (*Delayms)(volatile uint32_t Delay);
18   void (*SetPhase)(MS5536cPhaseType phase);
19 }MS5536cObjectType;

2.1.2、物件初始化

　　我們知道，一個物件僅作宣告是不能使用的，我們需要先對其進行初始化，所以這裡我們來考慮MS5536C壓力感測器物件的初始化函式。一般來說，初始化函式需要處理幾個方面的問題。一是檢查輸入引數是否合理；二是為物件的屬性賦初值；三是對物件作必要的初始化配置。據此我們設計MS5536C壓力感測器物件的初始化函式如下：

 1 /* 對MS5536C物件進行初始化 */
 2 void Ms5536cInitialization(MS5536cObjectType *ms，
 3                                       MS5536cReadWriteMS readwrite，
 4                                       MS5536cSetPhase setPhase，
 5                                       MS5536cDelayms delayms
 6                                       )
 7 {
 8   if((ms==NULL)||(readwrite==NULL)||(setPhase==NULL)||(delayms==NULL))
 9   {
10     return;
11   }
12   ms->ReadWriteMS=readwrite;
13   ms->SetPhase=setPhase;
14   ms->Delayms=delayms;
15       
16   ms->coef1=0;
17   ms->coef2=0;
18   ms->coef3=0;
19   ms->coef4=0;
20   ms->coef5=0;
21   ms->coef6=0;
22  
23   ms->pressure=0;
24   ms->fPressure=0.0;
25  
26   ms->temperature=0;
27   ms->fTemperature=0.0;
28  
29   //復位
30   Ms5336cSoftwareReset(ms);
31  
32   ms->Delayms(10);
33  
34   //獲取修正係數
35   GetCoefficientForMs5536c(ms);
36 }

2.2、物件操作

　　我們已經完成了MS5536C壓力感測器物件型別的定義和物件初始化函式的設計。但我們的主要目標是獲取物件的資訊，接下來我們還要實現面向MS5536C壓力感測器的各類操作。

2.2.1、測量資料讀取

　　在MS5536C中，壓力資料、溫度資料以及校準係數的獲取器操作是類似的，我們只需要操作響應的暫存器就好了，所以我們一併考慮它們。

　　MS5536C中，壓力資料是一個16位的資料，讀取的時序需要在傳送命令和接受資料時採用不同的時鐘沿。

　　MS5536C中，溫度資料是一個16位的資料，讀取溫度資料的時序與壓力資料一樣，也需要在傳送命令和接收資料時採用不同的時鐘沿。

　　資料轉換需要時間，所以在傳送命令後要等待33毫秒，根據上述時序圖，我們可以分析並設計讀取轉換資料的操作如下：

 1 /* 讀取測量資料 */
 2 static uint16_t ReadMeasureData(MS5536cObjectType *ms,uint16_t command)
 3 {
 4   uint8_t txData[2];
 5   uint8_t rxData[2];
 6   uint16_t result=0;
 7  
 8   txData[0]=(uint8_t)(command>>8);
 9   txData[1]=(uint8_t)command;
10   ms->ReadWriteMS(txData,rxData,2);
11  
12   ms->Delayms(23);
13   ms->SetPhase(MS5536_SCLK_FALL);
14   ms->Delayms(10);
15  
16   txData[0]=0x00;
17   txData[1]=0x00;
18   ms->ReadWriteMS(txData,rxData,2);
19  
20   result=(rxData[0]<<8)+rxData[1];
21  
22   ms->SetPhase(MS5536_SCLK_RISE);
23   ms->Delayms(10);
24   return result;
25 }

2.2.2、暫存器讀取

　　MS5536C中，修正係數是有4個字組成，其實是6個係數，前面已經介紹了它的格式，讀取這幾個資料的時序也需要在傳送命令和接受資料時採用不同的時鐘沿。字1和字3的時序圖如下：

　　讀取字2和字4的時序圖如下：

　　根據上述時序圖，我們可以分析並設計讀取暫存器的操作如下：

 1 /* 讀取暫存器值 */
 2 static uint16_t ReadRegister(MS5536cObjectType *ms，uint16_t command)
 3 {
 4   uint8_t txData[2];
 5   uint8_t rxData[2];
 6   uint16_t result=0;
 7  
 8   txData[0]=(uint8_t)(command>>8);
 9   txData[1]=(uint8_t)command;
10   ms->ReadWriteMS(txData，rxData，2);
11  
12   ms->SetPhase(MS5536_SCLK_FALL);
13  
14   txData[0]=0x00;
15   txData[1]=0x00;
16   ms->ReadWriteMS(txData，rxData，2);
17   result=(rxData[0]<<8)+rxData[1];
18  
19   ms->SetPhase(MS5536_SCLK_RISE);
20   ms->Delayms(1);
21   return result;
22 }

2.2.3、系統復位

　　復位訊號的序列是特殊的，因為它的獨特模式是由模組在任何狀態下識別的。因此，如果微控制器和MS5536C之間的同步丟失，它可以用來重新啟動。這個序列是21位長。DOUT訊號可能在這一序列中發生變化。建議在第一次轉換序列之前傳送復位序列，以避免在電氣干擾情況下永久掛起協議。其時序圖如下：

1 /*對MS5336C進行軟體復位*/
2 void Ms5336cSoftwareReset(MS5536cObjectType *ms)
3 {
4   //命令為21位：10101010 10101010 00000
5   uint8_t command[3]={170，170，0};
6   uint8_t rxDate[3];
7  
8   ms->ReadWriteMS(command，rxDate，3);
9 }

3、驅動的使用

　　我們設計並實現了MS5536C壓力感測器的驅動程式，我們還要設計一個簡單的應用來驗證這個驅動程式設計是否正確。所以接下來我們就基於驅動設計一個應用。

3.1、宣告並初始化物件

　　使用基於物件的操作我們需要先得到這個物件，所以我們先要使用前面定義的MS5536C壓力感測器物件型別宣告一個MS5536C壓力感測器物件變數，具體操作格式如下：

　　MS5536cObjectType ms5536;

　　聲明瞭這個物件變數並不能立即使用，我們還需要使用驅動中定義的初始化函式對這個變數進行初始化。這個初始化函式所需要的輸入引數如下：

　　MS5536cObjectType *ms，MS5536物件

　　MS5536cReadWriteMS readwrite，讀寫操作

　　MS5536cSetPhase setPhase，相位設定操作

　　MS5536cDelayms delayms，延時操作

　　對於這些引數，物件變數我們已經定義了。所需要考慮的主要是我們需要定義幾個函式，並將函式指標作為引數。這幾個函式的型別如下：

1 typedef void (*MS5536cReadWriteMS)(uint8_t *txData,uint8_t *rxData,uint16_t number);
2 
3 typedef void (*MS5536cDelayms)(volatile uint32_t Delay);
4 
5 typedef void (*MS5536cSetPhase)(MS5536cPhaseType phase);

　　對於這幾個函式我們根據樣式定義就可以了，具體的操作可能與使用的硬體平臺有關係。具體函式定義如下：

 1 /* 通過SPI埠傳送資料 */
 2 static void ReadWriteBySPI(uint8_t *txData,uint8_t *rxData,uint16_t number)
 3 {
 4 HAL_SPI_TransmitReceive(&ms5536hspi,txData,rxData,number,1000);
 5 }
 6 
 7 /* SPI1 初始化配置 */
 8 static void MS5536_SPI_Configuration(MS5536cPhaseType phase)
 9 {
10   /* SPI1 埠引數配置*/
11   ms5536hspi.Instance = SPI1;
12   ms5536hspi.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER;
13   ms5536hspi.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES;
14   ms5536hspi.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT;
15   ms5536hspi.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_LOW;
16   if(phase==MS5536_SCLK_RISE)
17   {
18     ms5536hspi.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_1EDGE;
19   }
20   else
21   {
22     ms5536hspi.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_2EDGE;
23   }
24   ms5536hspi.Init.NSS = SPI_NSS_SOFT;
25   ms5536hspi.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_256;
26   ms5536hspi.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB;
27   ms5536hspi.Init.TIMode = SPI_TIMODE_DISABLE;
28   ms5536hspi.Init.CRCCalculation = SPI_CRCCALCULATION_DISABLE;
29   ms5536hspi.Init.CRCPolynomial = 7;
30   if (HAL_SPI_Init(&ms5536hspi) != HAL_OK)
31   {
32   }
33 }

　　對於延時函式我們可以採用各種方法實現。我們採用的STM32平臺和HAL庫則可以直接使用HAL_Delay()函式。於是我們可以呼叫初始化函式如下：

　　Ms5536cInitialization(&ms5536,ReadWriteBySPI,MS5536_SPI_Configuration,HAL_Delay);

3.2、基於物件進行操作

　　我們定義了物件變數並使用初始化函式給其作了初始化。接著我們就來考慮操作這一物件獲取我們想要的資料。我們在驅動中已經將獲取資料並轉換為轉換值的比例值，接下來我們使用這一驅動開發我們的應用例項。

 1 /*壓力資料處理*/
 2 void PresDataProcess(void)
 3 {
 4   float pressure=0.0;
 5   float temperature=0.0;
 6       
 7   GetMeasureForMs5536c(&ms5536);
 8  
 9   pressure=ms5536.fPressure;
10   temperature=ms5536.fTemperature;
11 }

4、應用總結

　　我們設計了MS5536C壓力感測器的驅動程式，並且設計了一個簡單的應用來驗證它。事實上，在此之前我們已經在專案中使用過MS5536C壓力感測器，並且正確的得到了我們想要的資料。

　　使用時需要注意，MS5536C壓力感測器採用的是SPI介面，但沒有片選訊號。在傳送訊號時以3為高電平起始。在MCU傳送訊號時，使用時鐘上升沿；在MCU接收資料時，採用時鐘下降沿。關於上升沿和下降沿轉換這一點需特別注意，否則讀取的資料不正確。

原始碼已釋出：https://github.com/foxclever/ExPeriphDriver

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