LoginSignup
11
11

Delete article

Deleted articles cannot be recovered.

Draft of this article would be also deleted.

Are you sure you want to delete this article?

More than 5 years have passed since last update.

@n-yamanaka

温湿・気圧センサモジュールキット AE-BME280

Posted at

センサモジュールキットの概要

マニュアルのMemory MapとAE-BME280データシートのP22-P23あたりを押さえておけば、とりあえずの測定はできそうです。

使い方

半田付け

  • ブッレドボードに取り付けるため製品付属のピンヘッダを取り付ける。
  • I2Cで接続するため、J3ジャンパ（半田ジャンパ）を結線する。

とりあえず、RaspberryPiで使いう場合、J1、J2ジャンパを結線する必要はないそうです。「プルアップ抵抗」の意味がよく分かっていませんが、RaspberryPiは内蔵しているとのこと。

RaspberryPi2との接続

BME280の各端子 - RasPiを下記のように結線します。

  • VDD : 3.3V
  • GND : 0V
  • SDI : GPIO2
  • SDO : 0V
  • SCK : GPIO3

SDO - 0Vに接続した場合I2Cアドレスが0x76、SDO - VDDに接続した場合0x77になります。I2Cアドレスは2パターンだけなので、I2Cポート一つあたり2個まで接続可能？なんですかね。

サンプルソース

概要

細かい内容はデータシートを読んでいる最中なので詳細までの理解はできていませんが、Normal Modeで各測定結果を取得する流れは下記のようになります。
湿度、気圧を算出するためには気温情報もパラメータとなるため、測定値を人が見てわかる形にするためには、まず気温情報を計算する必要があるようです。

  1. 設定パラメータをレジスタに書き込む
  2. calibration dataの読み込み
  3. 気温、湿度、気圧測定値の読み込み
  4. 気温情報の測定値変換
  5. 湿度、気圧情報の測定値変換

AE-BME280にはNormal Mode、Force Mode、Sleep Modeの3状態があり、Normal Mode、Force Modeの時に測定を行います。Normal Modeは周期的に測定を行う場合のModeで、Force Modeは何かのイベント契機で測定をするModeっぽいです。

サンプルソース

RaspberyPiでwiringpiを使用する場合、まず最初にwiringpiの初期化処理が必要です。また、C++やPythonでやりたい場合は、参考サイトのリンク先を参照してください。

rasp_sample.c
# include<stdio.h>
# include<stdlib.h>
# include<string.h>
# include<errno.h>
# include<sys/types.h>

# include<wiringPi.h>
# include<wiringPiI2C.h>

# define DEVID (0x76)

int t_fine;
u_int16_t digT0 = 0;
int16_t   digT[3] = {};

u_int16_t digH0 = 0, digH2 = 0;
int16_t   digH[6] = {};

u_int16_t digP0 = 0;
int16_t   digP[9] = {};

void init_bme280(int *devfd)
{
    if((*devfd=wiringPiI2CSetup(DEVID)) < 0) {
        printf("wiringPiI2CSetup error(%d):%s\n", errno, strerror(errno));
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    //printf("  devfd = %d\n", *devfd);

    /* Humidity oversampling x1(osrs_h=0x1) */
    if(wiringPiI2CWriteReg8(*devfd, 0xf2, 0x01) < 0) {
        printf("write error register 0xf2(%d):%s\n", errno, strerror(errno));
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    /* Temparature oversampling x1(osrs_t=0x1),
     * Pressure oversampling x1   (osrs_p=0x1),
     * Normal mode                (mode=0x3)
     */
    if(wiringPiI2CWriteReg8(*devfd, 0xf4, 0x27) < 0) {
        printf("write error register 0xf4(%d):%s\n", errno, strerror(errno));
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    /* Standby 1000ms(t_sb=0x10), Filter off(filter=0x4), spi3w_en=0x0 */
    if(wiringPiI2CWriteReg8(*devfd, 0xf5, 0xa0) < 0) {
        printf("write error register 0xf4(%d):%s\n", errno, strerror(errno));
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
}

void get_calib_param(int devfd)
{
    digT0 = wiringPiI2CReadReg16(devfd, 0x88);
    digT[1] = wiringPiI2CReadReg16(devfd, 0x8a);
    digT[2] = wiringPiI2CReadReg16(devfd, 0x8c);
    //printf("digT0=0x%04x, digT1=0x%04x, digT2=0x%04x\n", digT[0], digT[1], digT[2]);

    digP0 = wiringPiI2CReadReg16(devfd, 0x8e);
    digP[1] = wiringPiI2CReadReg16(devfd, 0x90);
    digP[2] = wiringPiI2CReadReg16(devfd, 0x92);
    digP[3] = wiringPiI2CReadReg16(devfd, 0x94);
    digP[4] = wiringPiI2CReadReg16(devfd, 0x96);
    digP[5] = wiringPiI2CReadReg16(devfd, 0x98);
    digP[6] = wiringPiI2CReadReg16(devfd, 0x9a);
    digP[7] = wiringPiI2CReadReg16(devfd, 0x9c);
    digP[8] = wiringPiI2CReadReg16(devfd, 0x9e);
    //printf("digP0=0x%04x, digP1=0x%04x, digP2=0x%04x digP3=0x%04x\n", digP0, digP[1], digP[2], digP[3]);
    //printf("digP4=0x%04x, digP5=0x%04x, digP6=0x%04x digP7=0x%04x\n", digP[4], digP[5], digP[6], digP[7]);
    //printf("digP8=0x%04x\n", digP[8]);

    digH0 = wiringPiI2CReadReg8(devfd, 0xa1);
    digH[1] = wiringPiI2CReadReg16(devfd, 0xe1);
    digH2 = wiringPiI2CReadReg8(devfd, 0xe3);
    digH[3] = (wiringPiI2CReadReg8(devfd, 0xe4) << 4) | (wiringPiI2CReadReg8(devfd, 0xe5) & 0x0f);
    digH[4] = (wiringPiI2CReadReg8(devfd, 0xe6) << 4) | ((wiringPiI2CReadReg8(devfd, 0xe5) >> 4) & 0x0f);
    digH[5] = wiringPiI2CReadReg8(devfd, 0xe7);
    //printf("digH0=0x%04x, digH1=0x%04x, digH2=0x%04x, digH3=0x%04x, digH4=0x%04x, digH5=0x%04x\n",
    //    digH[0], digH[1], digH[2], digH[3], digH[4], digH[5]);
}

float measure_temperature(int devfd)
{
    unsigned int raw_temp = 0;
    unsigned char raw_data[3] = {};

    raw_data[0] = wiringPiI2CReadReg8(devfd, 0xfa);
    raw_data[1] = wiringPiI2CReadReg8(devfd, 0xfb);
    raw_data[2] = wiringPiI2CReadReg8(devfd, 0xfc);

    raw_temp = (raw_data[0] << 12) | (raw_data[1] << 4) | (raw_data[2] >> 4);
    //printf("raw temperature = %d(0x%x)\n", raw_temp, raw_temp);

    int temp_data = 0;
    temp_data =
        (((((raw_temp >> 3) - (digT0 << 1))) * digT[1]) >> 11) +
        ((((((raw_temp >> 4) - digT0) * ((raw_temp >> 4) - digT0)) >> 12) * digT[2]) >> 14);
    //printf("temp = %d(0x%x)\n", temp_data, temp_data);
    t_fine = temp_data;

    return( (float)((temp_data * 5 + 128) >> 8) / 100.0f );
}

float measure_humidity(int devfd)
{
    unsigned int raw_humid = 0;
    int v_x1 = 0;

    raw_humid = (wiringPiI2CReadReg8(devfd, 0xfd) << 8) | wiringPiI2CReadReg8(devfd, 0xfe);

    v_x1 = t_fine - 76800;
    v_x1 =  (((((raw_humid << 14) - (((int32_t)digH[3]) << 20) - (((int32_t)digH[4]) * v_x1)) +
               ((int32_t)16384)) >> 15) * (((((((v_x1 * (int32_t)digH[5]) >> 10) *
                                            (((v_x1 * ((int32_t)digH2)) >> 11) + 32768)) >> 10) + 2097152) *
                                            (int32_t)digH[1] + 8192) >> 14));
    v_x1 = (v_x1 - (((((v_x1 >> 15) * (v_x1 >> 15)) >> 7) * (int32_t)digH0) >> 4));
    v_x1 = (v_x1 < 0 ? 0 : v_x1);
    v_x1 = (v_x1 > 419430400 ? 419430400 : v_x1);

    return( ((float)(v_x1 >> 12)) / 1024.0f );
}

float measure_pressure(devfd)
{
    unsigned int raw_pressure = 0;
    int32_t var1, var2;
    unsigned int press;

    raw_pressure = (wiringPiI2CReadReg8(devfd, 0xf7) << 12)
                    | (wiringPiI2CReadReg8(devfd, 0xf8) << 4)
                    | (wiringPiI2CReadReg8(devfd, 0xf9) >> 4);
    //printf("raw_pressure = %04x\n", raw_pressure);

    var1 = (t_fine >> 1) - 64000;
    var2 = (((var1 >> 2) * (var1 >> 2)) >> 11) * digP[5];
    var2 = var2 + ((var1 * digP[4]) << 1);
    var2 = (var2 >> 2) + (digP[3] << 16);
    var1 = (((digP[2] * (((var1 >> 2)*(var1 >> 2)) >> 13)) >> 3) + ((digP[1] * var1) >> 1)) >> 18;
    var1 = ((32768 + var1) * digP0) >> 15;
    if (var1 == 0) {
        return 0;
    }
    press = (((1048576 - raw_pressure) - (var2 >> 12))) * 3125;
    if(press < 0x80000000) {
        press = (press << 1) / var1;
    } else {
        press = (press / var1) * 2;
    }

    var1 = ((int32_t)digP[8] * ((int32_t)(((press >> 3) * (press >> 3)) >> 13))) >> 12;
    var2 = (((int32_t)(press >> 2)) * (int32_t)digP[7]) >> 13;
    press = (press + ((var1 + var2 + digP[6]) >> 4));

    return( ((float)press) / 100.0f );
}

int main()
{
    int devfd = 0;

    if(wiringPiSetupGpio() < 0) {
        return(EXIT_FAILURE);
    }

    init_bme280(&devfd);
    get_calib_param(devfd);

    printf("Temperature: %-6.1f℃\n", measure_temperature(devfd));
    printf("Humidity   : %-6.1f％\n", measure_humidity(devfd));
    printf("Pressure   : %-7.1f hPa\n", measure_pressure(devfd));

    return(EXIT_SUCCESS);
}
  • 当初、calibration dataはunsigned shortだよね、と勝手に思って、すごい測定結果になりました。
  • レジスタを2バイト読み込みしてますが、エンディアン気にしなくていいのかな、と思っていつつ、それなりの測定結果が得られたので、あまり深く突っ込んで調べていません。インターネット上を見る限り、RaspberryPiはリトルエンディアンらしい。

参考サイト

C++

Python

11
11
1

Register as a new user and use Qiita more conveniently

  1. You get articles that match your needs
  2. You can efficiently read back useful information
  3. You can use dark theme
What you can do with signing up
Sign upLogin
11
11

Delete article

Deleted articles cannot be recovered.

Draft of this article would be also deleted.

Are you sure you want to delete this article?