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就屬于這類器件。接下來我們將設計并實現MS5536C的驅動。

1 、功能概述

　　MS5536C是一個系列的高分辨率工廠校準壓力傳感器。該設備包括一個壓阻式壓力傳感器和一個ADC，采用三線SPI接口。該設備以16位數據字的形式提供數字壓力和溫度信息。其結構圖如下：

　　MS5536C包含壓阻傳感器和傳感器接口IC。MS5536C的主要功能是將壓阻壓力傳感器的模擬輸出電壓為一個16位數字的值，以及提供一個16位數字值的溫度傳感器。MS5536C通過SPI接口與外界進行數字通訊，其引腳定義如下：

　　由于壓力傳感器的輸出電壓很大程度上取決于溫度和工藝公差，因此有必要對這些影響進行補償。每個模塊都是在兩個溫度和兩個壓力下單獨校準的。因此，計算了6個必要的系數來補償工藝變化和溫度變化，并存儲在每個模塊的64位PROM中。4個字的位排序組合為6個有效系數，具體如下：

　　對于MS5536C表壓傳感器，在MCU發送信號時，使用時鐘上升沿；在MCU接收數據時，采用時鐘下降沿。

2 、驅動設計與實現

　　我們已經了解了MS5536C壓力傳感器的基本情況。接下來我們將在此基礎上設計并實現MS5536C壓力傳感器的驅動程序。

2.1 、對象定義

　　在使用一個對象之前我們需要獲得一個對象。同樣的我們想要MS5536C壓力傳感器就需要先定義MS5536C壓力傳感器的對象。

2.1.1 、對象的抽象

　　我們要得到MS5536C壓力傳感器對象，需要先分析其基本特性。一般來說，一個對象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壓力傳感器的對象。

　　先來考慮屬性，作為屬性肯定是用于標識或記錄對象特征的東西。我們來考慮MS5536C壓力傳感器對象屬性。首先每一臺MS5536C設備都有6個校準系數，每次測量都需要使用，所以我們將其作為屬性保存下來。另一個，測量的溫度壓力數據指示了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壓力傳感器對象的操作問題。我們要獲取數據就要訪問MS5536C的寄存器，就需要向其發送數據和從其接收數據，但讀寫操作通常依賴于具體硬件平臺，所以我們將讀寫行為作為對象的操作。訪問MS5536C時，發送數據和接收數據分別采用時鐘的上升沿和下降沿，這樣我們必須修改SPI端口的模式，這同樣與硬件平臺相關，所以我們將其定義為對象的操作。此外，控制時序需要處理延時，而實現延時同樣依賴于具體的軟硬件平臺，所以我們將延時也作為對象的操作。

　　根據上述我們對MS5536C壓力傳感器的分析，我們可以定義MS5536C壓力傳感器的對象類型如下：

1 //定義MS5536C對象類型
 2 typedef struct MS5536cObject {
 3   uint16_t coef1;        //校準系數C1
 4   uint16_t coef2;        //校準系數C2
 5   uint16_t coef3;        //校準系數C3
 6   uint16_t coef4;        //校準系數C4
 7   uint16_t coef5;        //校準系數C5
 8   uint16_t coef6;        //校準系數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 、對象初始化

　　我們知道，一個對象僅作聲明是不能使用的，我們需要先對其進行初始化，所以這里我們來考慮MS5536C壓力傳感器對象的初始化函數。一般來說，初始化函數需要處理幾個方面的問題。一是檢查輸入參數是否合理；二是為對象的屬性賦初值；三是對對象作必要的初始化配置。據此我們設計MS5536C壓力傳感器對象的初始化函數如下：

1 /* 對MS5536C對象進行初始化 */
 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   //獲取修正系數
35   GetCoefficientForMs5536c(ms);
36 }

2.2 、對象操作

　　我們已經完成了MS5536C壓力傳感器對象類型的定義和對象初始化函數的設計。但我們的主要目標是獲取對象的信息，接下來我們還要實現面向MS5536C壓力傳感器的各類操作。

2.2.1 、測量數據讀取

　　在MS5536C中，壓力數據、溫度數據以及校準系數的獲取器操作是類似的，我們只需要操作響應的寄存器就好了，所以我們一并考慮它們。

　　MS5536C中，壓力數據是一個16位的數據，讀取的時序需要在發送命令和接受數據時采用不同的時鐘沿。

　　MS5536C中，溫度數據是一個16位的數據，讀取溫度數據的時序與壓力數據一樣，也需要在發送命令和接收數據時采用不同的時鐘沿。

　　數據轉換需要時間，所以在發送命令后要等待33毫秒，根據上述時序圖，我們可以分析并設計讀取轉換數據的操作如下：

1 /* 讀取測量數據 */
 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 、寄存器讀取

　　MS5536C中，修正系數是有4個字組成，其實是6個系數，前面已經介紹了它的格式，讀取這幾個數據的時序也需要在發送命令和接受數據時采用不同的時鐘沿。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，我們可以分析并設計讀取寄存器的操作如下：

1 /* 讀取寄存器值 */
 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

　　復位信號的序列是特殊的，因為它的獨特模式是由模塊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信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發送復位序列，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進行軟件復位*/
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

　　我們設計并實現了MS5536C壓力傳感器的驅動程序，我們還要設計一個簡單的應用來驗證這個驅動程序設計是否正確。所以接下來我們就基于驅動設計一個應用。

3.1 、聲明并初始化對象

　　使用基于對象的操作我們需要先得到這個對象，所以我們先要使用前面定義的MS5536C壓力傳感器對象類型聲明一個MS5536C壓力傳感器對象變量，具體操作格式如下：

　　MS5536cObjectType ms5536;

　　聲明了這個對象變量并不能立即使用，我們還需要使用驅動中定義的初始化函數對這個變量進行初始化。這個初始化函數所需要的輸入參數如下：

　　MS5536cObjectType *ms，MS5536對象

　　MS5536cReadWriteMS readwrite，讀寫操作

　　MS5536cSetPhase setPhase，相位設置操作

　　MS5536cDelayms delayms，延時操作

　　對于這些參數，對象變量我們已經定義了。所需要考慮的主要是我們需要定義幾個函數，并將函數指針作為參數。這幾個函數的類型如下：

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);

　　對于這幾個函數我們根據樣式定義就可以了，具體的操作可能與使用的硬件平臺有關系。具體函數定義如下：

1 /* 通過SPI端口發送數據 */
 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 端口參數配置*/
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 }

　　對于延時函數我們可以采用各種方法實現。我們采用的STM32平臺和HAL庫則可以直接使用HAL_Delay()函數。于是我們可以調用初始化函數如下：

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

3.2 、基于對象進行操作

　　我們定義了對象變量并使用初始化函數給其作了初始化。接著我們就來考慮操作這一對象獲取我們想要的數據。我們在驅動中已經將獲取數據并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實例。

1 /*壓力數據處理*/
 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壓力傳感器的驅動程序，并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項目中使用過MS5536C壓力傳感器，并且正確的得到了我們想要的數據。

　　使用時需要注意，MS5536C壓力傳感器采用的是SPI接口，但沒有片選信號。在發送信號時以3為高電平起始。在MCU發送信號時，使用時鐘上升沿；在MCU接收數據時，采用時鐘下降沿。關于上升沿和下降沿轉換這一點需特別注意，否則讀取的數據不正確。

源碼已發布：https://github.com/foxclever/ExPeriphDriver