Sensor SCP 1000 y su conexión con Arduino por SPI

El sensor SCP1000 es un sensor de presión barométrica preciso y de alta calidad. En condiciones ideales, es capaz de medir presiones de una capa de aire de 9 centímetros y está pensado para mediciones tales como en altímetros por ejemplo, con un gran rango de temperaturas de funcionamiento que van desde -20 a 70 grados centígrados. La calibración y compensación se realiza internamente, por lo que siempre dispondremos de una medición precisa. El sensor se controla mediante un bus SPI y su consumo puede ser de apenas 4 micro Amperios. El sensor se puede ver en la siguiente figura:

Conexiones realizadas

Como se ha comentado en el epígrafe anterior, este sensor se va a conectar mediante el protocolo SPI. Las conexiones que se han realizado entre dicho sensor y nuestro sistema de desarrollo han sido las siguientes:

• Pines de tierra de ambos conectados
• Alimentación del sensor al pin de 3,3 de Arduino
• Pines MISO y MOSI del protocolo SPI a los pines 50 y 51 de Arduino respectivamente
• La señal de reloj, SCK, se ha conectado pin 52 de Arduino
• Los pines de indicación de dato listo (DRDY) y de selección del chip (CSB) se han conectado a los pines 30 y 31 de Arduino respectivamente

Código implementado

El código está estructurado de la siguiente forma:

• En el apartado de setupo(), se configuran los registros del sensor
• En el bucle principal se configura el sensor para que lea en alta resolución, es decir, devolverá 19 bits para la presión y 16 bits para la temperatura. Para obtener la temperatura en grados centígrados, bastará con dividir los 16 bits entre 20
• A continuación se lee la temperatura en 2 bytes
• Finalmente, se lee la presión en dos partes: primero se leen los 3 bits más altos, y seguidamente los 16 bits más bajos. Estas dos partes se combinan en un long entero desplazando los bits más altos y realizando una OR bit a bit para combinarlos con los 16 más bajos. La humedad en pascales es el resultado de 19 bits dividido entre 4.

El código completo se muestra a continuación. Se han dejado los comentarios para simplificar la comprensión del mismo:

// Incluimos la librería SPI #include <SPI.h> //Direcciones de los registros de la memoria del sensor const int PRESSURE = 0x1F;      //3 bits mas significativos de la presion const int PRESSURE_LSB = 0x20;  //16 bits menos significativos de la presion const int TEMPERATURE = 0x21;   //16 bits de la lectura de temperatura const byte READ = 0b11111100;     // Instruccion de lectura del SCP1000 const byte WRITE = 0b00000010;   // Instruccion de escritura del SCP1000 // Pines usados para la conexion con el sensor // El resto ya estan definidos en la libreria SPI const int dataReadyPin = 30; const int chipSelectPin = 31; void setup() {   Serial.begin(9600);   // Inicializamos la libreria SPI   SPI.begin();   // Inicializamos pines dataReady y chipSelect   pinMode(dataReadyPin, INPUT);   pinMode(chipSelectPin, OUTPUT);   //Configuramos el SCP1000 en config. de bajo ruido   writeRegister(0x02, 0x2D);   writeRegister(0x01, 0x03);   writeRegister(0x03, 0x02);   // Y le damos tiempo al sensor para que se prepare   delay(100); } void loop() {   //Seleccionamos el modo de alta resolucion   writeRegister(0x03, 0x0A);   // No hacemos nada hasta que el pin dataReady este alto   if (digitalRead(dataReadyPin) == HIGH) {     //Leemos la temperatura     int tempData = readRegister(0x21, 2);     // Convertimos la temp. a Celcius y la mostramos     float realTemp = (float)tempData / 20.0;     Serial.print("Temp[C]=");     Serial.print(realTemp);     // Leemos los 3 bits mas altos de la presion     byte  pressure_data_high = readRegister(0x1F, 1);     pressure_data_high &= 0b00000111; // Solo hacen falta los bits del 2 al 0     //Se leen los 16 bits mas bajos de la presion     unsigned int pressure_data_low = readRegister(0x20, 2);     // Se combinan las dos partes en un solo numero de 19 bits:     long pressure = ((pressure_data_high << 16) | pressure_data_low)/4;     // Mostramos la presion:     Serial.println("\tPressure [Pa]=" + String(pressure));   } } //Lecturas desde o escrituras hacia los registros del SCP1000 unsigned int readRegister(byte thisRegister, int bytesToRead ) {   byte inByte = 0;           // Byte entrante del SPI   unsigned int result = 0;   // Resultado a devolver   Serial.print(thisRegister, BIN);   Serial.print("\t");   // SCP1000 espera el nombre del registro en los 6 bits mas altos   // del byte. Asi que desplazamos los bits hacia la izq. 2 posiciones   thisRegister = thisRegister << 2;   // Combinamos la direccion y la instruccion en un byte   byte dataToSend = thisRegister & READ;   Serial.println(thisRegister, BIN);   // Bajamos el ChipSelct para seleccionar el dispositivo   digitalWrite(chipSelectPin, LOW);   // Mandamos al dispositivo el registro que queremos leer:   SPI.transfer(dataToSend);   // Mandamos un valor de 0 para leer el primer byte devuelto   result = SPI.transfer(0x00);   // Reducimos en uno el numero de bytes restantes por leer   bytesToRead--;   // Si quedan bytes por leer   if (bytesToRead > 0) {     // Desplazamos el primer byte hacia la izquierda, y obtenemos el 2º byte:     result = result << 8;     inByte = SPI.transfer(0x00);     // Combinamos el byte que acabamos de obtener con el anterior:     result = result | inByte;     // Nos queda un byte menos por leer:     bytesToRead--;   }   // Levantamos el chip-select   digitalWrite(chipSelectPin, HIGH);   // Devolvemos el resultado   return(result); } //Mandamos ahora una escritura el dispositivo void writeRegister(byte thisRegister, byte thisValue) {   // SCP1000 espera la direccion del registo en los 6 bits mas altos   // del byte. Asi que desplazamos en 2 posiciones hacia la izquierda   thisRegister = thisRegister << 2;   // Combinamos el registro de direccion y la instruccion en un solo byte:   byte dataToSend = thisRegister | WRITE;   // Bajamos el chip-select para seleccionar el sensor:   digitalWrite(chipSelectPin, LOW);   SPI.transfer(dataToSend); //Mandamos la localizacion del registro   SPI.transfer(thisValue);  //Mandamos el valor a almacenar en el registro   // Levantamos el chip-select   digitalWrite(chipSelectPin, HIGH); }

Aquí os dejo una captura de la salida de datos, en la que se ve la presión en grados, la temperatura en pascales y el contenido de los registros leídos en bianrio (simplemente los he dejado como traza, para ver que todo se hace correctamente):

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Referencias:

- Sensor SCP1000: http://www.bricogeek.com/shop/150-sensor-de-presion-barometrica-scp1000.html