來源：嵌入式單片機MCU開發

概述

本文將介紹如何使用 LPS28DFW 傳感器來讀取的壓強數據，來估算水下深度，可以利用液體靜壓的原理。

水壓計算

對于水平地面的固體對地面產生的壓強，由于壓力大小等于重力，計算固體壓力時一般都會先計算壓力后計算壓強，所以 F=G 在固體中經常用到，但同時我們又要明確知道壓力與重力的不同。對于液體計算公式的由來，同一深度朝各個方向都有壓強且相等；密度相同時，深度越深壓強越大；深度相同
時，密度越大壓強越大。這只是定性的關系，對于定量關系則是建立了一個規則形狀的液柱，設想
液柱下方平面的壓強就是該位置的液體壓強大小。如下圖所示，液柱對平面的壓力等于液柱所受
的重力，借助于公式的變形 F=G=mg=ρVg=ρgSh ，從而推出 P=F/S=ρgh 。由于液體同一深度朝各個方向都有壓強且相等，所以這個公式就可以普遍計算同一深度其他位置的液體壓強大小。
其中：
● P 是液體的壓力（即氣壓計測得的壓力值），
● ρ 是液體的密度（通常在20°C下水密度為1000 kg/m3）
● g 是重力加速度（通常取9.8 m/s2），
● h 是液體的深度。

設置速率和分辨率

對于 LPS28DFW 氣壓傳感器，CTRL_REG1（10h）和 CTRL_REG2（11h）的主要設置如下：
CTRL_REG1（10h）
● ODR[3:0]：輸出數據速率選擇。默認值：0000。具體的配置值見數據表 19。
● AVG[2:0]：平均值選擇。默認值：000。具體的配置值見數據表 20。
CTRL_REG2（11h）
● BOOT：重新啟動內存內容。默認值：0（0：正常模式；1：重新啟動內存內容）。
● FS_MODE：全量程選擇。默認值：0（0：模式1，全量程高達1260 hPa；1：模式2，全量程高達4060 hPa）。
● LFPF_CFG：低通濾波器配置。默認值：0（0：ODR/4；1：ODR/9）。
● EN_LPFP：啟用壓力數據上的低通濾波器。默認值：0（0：禁用；1：啟用）。
● BDU：塊數據更新。默認值：0（0：連續更新；1：直到讀取了 MSB 和 LSB 之前，輸出寄存器不更新）。
● SWRESET：軟件復位。默認值：0（0：正常模式；1：軟件復位）。復位完成時位自動清零。
● ONESHOT：啟用一次性模式。默認值：0（0：空閑模式；1：獲取新的數據集）。

設置輸出數據速率 (md.odr = LPS28DFW_1Hz)：將輸出數據速率設置為每秒 1 次（1Hz）。較低的數據速率通常可以減少噪聲，從而提高測量的準確性。
設置平均值 (md.avg = LPS28DFW_512_AVG)：選擇 512 次平均。這意味著傳感器將獲取 512 個樣本并計算它們的平均值作為最終輸出。平均更多的樣本可以顯著減少隨機噪聲，從而提高數據的穩定性和準確性。
設置低通濾波器 (md.lpf = LPS28DFW_LPF_ODR_DIV_9)：低通濾波器設置為 ODR/9，這將進一步平滑輸出數據，消除高頻噪聲。
設置全量程 (md.fs = LPS28DFW_1260hPa)：選擇全量程為 1260hPa。這種較低的全量程可能更適合于測量較小的壓力變化，進一步提高測量精度。
應用這些設置 (lps28dfw_mode_set(&dev_ctx, &md))：最后，這些配置通過 lps28dfw_mode_set 函數應用于傳感器。
這樣的設置組合有助于提高 LPS28DFW 傳感器的精度，特別是通過降低噪聲和增加測量穩定性。這些設置對于需要高精度測量的應用場景特別有用。

/* Set Output Data Rate */ md.odr = LPS28DFW_1Hz; md.avg = LPS28DFW_512_AVG; md.lpf = LPS28DFW_LPF_ODR_DIV_9; md.fs = LPS28DFW_1260hPa; lps28dfw_mode_set(&dev_ctx, &md);

輪詢讀取數據

水下每增加一定深度，水的壓力就會增加。這個增加的壓力與水的深度成正比。公式中減去的 氣壓值 是為了將傳感器讀數調整為相對于大氣壓的壓力。這是因為傳感器測得的是絕對壓力，包括了大氣壓在內。

公式中的密度和重力加速度用的是標準單位（千克每立方米和米每平方秒），而壓強用的是百帕。因此，計算出的水深是以米為單位的。最后，為了將結果以更易讀的形式（厘米）展示，乘以了 100*100。

while(1) { /* Read output only if new values are available */ lps28dfw_all_sources_get(&dev_ctx, &all_sources); if ( all_sources.drdy_pres | all_sources.drdy_temp ) { lps28dfw_data_get(&dev_ctx, &md, &data); if(i==0) { open_h =data.pressure.hpa; printf("first pressure:%6.2fhPa,temperature:%6.2frn",open_h,data.heat.deg_c); i++; } else { float h; h=(data.pressure.hpa-open_h)/(1000*9.8);//水深=壓強/(水密度*重力加速度) //1百帕 (hPa)= 100 Pa = 1 mbar1千帕 (kPa)= 1000 Pa = 10 hPa printf("pressure:%6.2fhPa,h:%6.2f cm,temperature:%6.2frn",data.pressure.hpa,h*100*100,data.heat.deg_c); } } }

測試結果

10cm測試情況如下。

15cm測試情況如下。

20cm測試情況如下。

25cm測試情況如下。