hobbylab.jp 部品センサー他 BME280 ハードウェア

No	スペック	説　　明
1	電源電圧	DC1.71～3.6V
2	通信方式	I²C(最大3.4MHz) SPI(最大10MHz)
3	測定レンジ・精度	温度：-40～+80℃±1℃ 湿度：0～100%±3% 気圧：300～1100hPa±1hPa
4	分解能	温度：1℃ 湿度：1% 気圧：1hPa
5	消費電流	1.8μA:1Hz湿度･温度 2.8μA:1Hz圧力･温度 3.8μA:1Hz湿･圧力･温度 0.1μA:スリープモード

　(2)ピン

ピンと目的は下表のとおり

PIN	DEVICE	DESCRIPTION
1	VDD	Power supply: 3.3V to 5V
2	GND	Ground I²C slave address select
3	SCL	Serial clock input: Clocks data on SDA
4	SDA	Serial data: Transmits and receives data

写真の右側はVDDが5V対応になっている。
左側はSPI対応品

　(3)内部回路

2.簡単に使う

　手順は

(1)	設定	(1-1)~(1-3)
(2)	補正値取得	要求(2-1Req)~(2-3Req)	返信(2-1Res)~(2-3Res)
(3)	データ取得	要求(3-1Req)	返信(3-1Res)

　です。

(1)設定

　(1-1)温度測定条件設定湿度のオーバーサンプリングの設定
　湿度のオーバーサンプリング　×1に設定

　①読取るBME280のｽﾚｰﾌﾞｱﾄﾞﾚｽ番号
　②設定するレジスタの選択
　③温度測定条件設定レジスタの設定

->
ｰ>
ｰ>

76　　詳細は「２．I2Cｽﾚｰﾌﾞｱﾄﾞﾚｽ」参照
0xF2(※温度測定条件設定レジスタ)
0x01

　(1-2)温度測定条件設定温度、気圧のオーバーサンプリングとモードの設定
　温度、気圧のオーバーサンプリング　×1、ノーマルモードに設定

　①読取るBME280のｽﾚｰﾌﾞｱﾄﾞﾚｽ番号
　②設定するレジスタの選択
　③温度測定条件設定レジスタの設定

->
ｰ>
ｰ>

76　　詳細は「２．I2Cｽﾚｰﾌﾞｱﾄﾞﾚｽ」参照
0xF4(※温度、気圧測定条件設定レジスタ)
0x27　 b 0010 0111

　(1-3)　ﾃﾞｨﾊﾞｲｽのﾚｰﾄ、ﾌｨﾙﾀ、およびｲﾝﾀｰﾌｪｰｽｵﾌﾟｼｮﾝの設定
　通常モードでの非アクティブ期間tstandby =1000ms に設定

　①読取るBME280のｽﾚｰﾌﾞｱﾄﾞﾚｽ番号
　②設定するレジスタの選択
　③温度測定条件設定レジスタの設定

->
ｰ>
ｰ>

76　　詳細は「２．I2Cｽﾚｰﾌﾞｱﾄﾞﾚｽ」参照
0xF5 (※温度測定条件設定レジスタ)
0xA0 　　b 1010 0000

(2)補正値の取得

　　値の要求(2-1Req)~(2-3Req)　　値の返信(2-1Res)~(2-3Res)
　3回に分けて補正パラメータを取得します。

　(2-1Req)値の要求

　①読取るBME280のｽﾚｰﾌﾞｱﾄﾞﾚｽ番号
　②設定するレジスタの選択

->
ｰ>

76　　詳細は「２．I2Cｽﾚｰﾌﾞｱﾄﾞﾚｽ」参照
0x88　(※補正データ　calib00)

　(2-1Res)値の返信　　　レジスタ0x88から24個のデータを取得

　①読取るBME280のｽﾚｰﾌﾞｱﾄﾞﾚｽ番号
　②設定するレジスタの選択

->
ｰ>

76　　詳細は「２．I2Cｽﾚｰﾌﾞｱﾄﾞﾚｽ」参照
0x87　～　0x10　24個

　(2-2Req)値の要求

　①読取るBME280のｽﾚｰﾌﾞｱﾄﾞﾚｽ番号
　②設定するレジスタの選択

->
ｰ>

76　　詳細は「２．I2Cｽﾚｰﾌﾞｱﾄﾞﾚｽ」参照
0xA1　(※)

　(2-2Res)値の返信　　　　レジスタ0xA1から1個のデータを取得

　①読取るBME280のｽﾚｰﾌﾞｱﾄﾞﾚｽ番号
　②設定するレジスタの返信

->
ｰ>

76　　詳細は「２．I2Cｽﾚｰﾌﾞｱﾄﾞﾚｽ」参照
0x4B

　(2-3Req)値の要求

　①読取るBME280のｽﾚｰﾌﾞｱﾄﾞﾚｽ番号
　②設定するレジスタの選択

->
ｰ>

76　　詳細は「２．I2Cｽﾚｰﾌﾞｱﾄﾞﾚｽ」参照
0xE1　(※)

　(2-3Res)値の返信　　　　レジスタ0xE1から7個のデータを取得

　①読取るBME280のｽﾚｰﾌﾞｱﾄﾞﾚｽ番号
　②設定するレジスタの返信

->
ｰ>

76　　詳細は「２．I2Cｽﾚｰﾌﾞｱﾄﾞﾚｽ」参照
0x 76 0100 12 23 03 1E

(2-1Res)~(2-3Res)値の返信まとめ　
　取得データ　32個の役目　　Symbol 「Tn」は圧力関連値「Pn」は湿度関連値

Add

Data

Symbol

Exc

Value

28551

26625

36551

54847

3024

7988

65467

65529

9888

55306

4285

Add	A1	E1	E2	E3	E4	E5		E6	E7
Data	4B	76	01	00	12	23		03	1E
Symbol	H1	H2		H3	H4		H5		H6
Exc	4B	01	76	00	12	23	23	03	1E
Value	75	374		00	4643		8963		30

上記T1～T3およびP1～P9、H1～H6の補正値により次に取得するデータを加工して、気圧・湿度・温度を算出する。　
詳細計算方法は「４．出力補正計算」を確認下さい。

(3)データ取得

　温度、湿度、気圧データの取得
　(3-1Req)値の要求

　①読取るBME280のｽﾚｰﾌﾞｱﾄﾞﾚｽ番号
　②設定するレジスタの選択

->
ｰ>

76　　詳細は「２．I2Cｽﾚｰﾌﾞｱﾄﾞﾚｽ」参照
0xF7　(※)

　(3-1Res)値の返信（温度、湿度、気圧データ）

　①読取るBME280のｽﾚｰﾌﾞｱﾄﾞﾚｽ番号
　②設定するレジスタの返信

->
ｰ>

76　　詳細は「２．I2Cｽﾚｰﾌﾞｱﾄﾞﾚｽ」参照
0x 　53 4C 00　　86 81 00　　66 40

データと測定項目一覧表

Add	Data	測定項目
F7,F8,F9	53,4C,00	気圧
FA,FB,FC	86,81,00	温度
FD,FE	66,40	湿度

補正値によりデータを計算した測定結果は
TEMP : 29.88 DegC PRESS : 998.10 hPa HUM : 42.93 %

3.I²Cｽﾚｰﾌﾞｱﾄﾞﾚｽ

SDA端子と下記表の端子を接続することによりｽﾚｰﾌﾞｱﾄﾞﾚｽが決定する。

No	SDA	ｽﾚｰﾌﾞｱﾄﾞﾚｽ
1	GNDと接続	0x76
2	SDOと接続	0x77

4.レジスタ

レジスタ一覧表

No	アドレス	名称	説明	Type
1	0x88..0xA1	calib00..calib25	補正用データ	R
2	0xD0	id	チップID	R
3	0xE0	reset	リセット	W
4	0xE1..0xF0	calib26..calib41	補正用データ	R
5	0xF2	ctrl_hum	温度測定条件設定	R/W
6	0xF3	stataus	ステータス	R
7	0XF4	ctel_meas	測定条件設定	R/W
8	0xF5	config	動作設定	R/W
9	0xF7	press_msb	気圧データ(上位8bit)	R
10	0xF8	press_lsb	気圧データ(下位8bit)	R
11	0xF9	press_xlsb	気圧データ(最下位4bit)	R
12	0xFA	temp_msb	温度データ(上位8bit)	R
13	0xFB	temp_lsb	温度データ(下位8bit)	R
14	0xFC	temp_xlsb	温度データ(最下位4bit)	R
15	0xFD	hum_msb	湿度データ(上位8bit)	R
16	0xFE	hum_lsb	湿度データ(下位8bit)	R

(1)0x88　calib00～calib25

　補正値で計算方法は　「４．出力補正計算」を確認下さい。
[レジスター一覧表に戻る]

(2)0xD0 idレジスタ　「チップID」

「id」レジスタにはチップ識別番号chip_id[7:0]（0x60）が含まれています。
この番号は、デバイスのパワーオンリセットが完了するとすぐに読み取ることができます。
[レジスター一覧表に戻る]

(3)0xE0 resetレジスタ「リセット」

「リセット」レジスタにはソフトリセットワードリセット[7:0]が含まれています。
レジスタに値0xB6が書き込まれると、デバイスは完全なパワーオンリセット手順を使用してリセットされます。
0xB6以外の値を書き込んでも効果はありません。読み出し値は常に0x00です。
[レジスター一覧表に戻る]

(4)0xE1～　calib26

　補正値で計算方法は　「4.出力補正計算」を確認下さい。
[レジスター一覧表に戻る]

(5)0xF2 ctrl_humレジスタ「温度測定条件設定」

「ctrl_hum」レジスタは、デバイスの湿度データ取得オプションを設定します。
このレジスタへの変更は、「ctrl_meas」への書き込み操作後にのみ有効になります。

bit7	bit6	bit5	bit4	bit3	bit2	bit1	bit0
--	--	--	--	--	osrs_h[2:0]

湿度データのオーバーサンプリングを制御します。下表を参照してください。
設定についてはを、詳細についてはデータシート 3.4.1 章を参照してください。

bit	湿度/温度のｵｰﾊﾞｰｻﾝﾌﾟﾘﾝｸﾞ	RMSﾉｲｽﾞ※
000	スキップ(出力は0x8000に設定)
001	×1 / ×1	0.07
010	×2 / ×1	0.05
011	×4 / ×1	0.04
100	×8 / ×1	0.03
その他	×16 / ×1	0.02

　※25℃における湿度で
[レジスター一覧表に戻る]

(6)0xF3 statausレジスタ「ステータス」

「ステータス」レジスタには、デバイスのステータスを示す 2 つのビットが含まれています。

bit7	bit6	bit5	bit4	bit3	bit2	bit1	bit0
--	--	--	--	measuring[0]	--	--	im_update[0]

measuring[0]
変換が実行中の場合は自動的に「1」に設定され、結果がデータレジスタに転送されると「0」に戻ります。

im_update[0]
NVM データがイメージレジスタにコピーされるときに自動的に '1' に設定され、コピーが完了すると '0' に戻ります。
データは、パワーオンリセット時および各変換の前にコピーされます。
[レジスター一覧表に戻る]

(7) 0xF4 ctrl_measレジスタ

「ctrl_meas」レジスタは、デバイスの圧力と温度のデータ収集オプションを設定します。
変更を有効にするには、「ctrl_hum」を変更した後にレジスタに書き込む必要があります。

bit7	bit6	bit5	bit4	bit3	bit2	bit1	bit0
osrs_t[2:0]			osrs_p[2:0]			mode[1:0]

osrs_t[2:0]
温度データのオーバーサンプリングを制御します。
設定については下表を、詳細についてはデータシート第 3.4.3 章を参照してください。

bit	温度のオーバーサンプリング	RMSﾉｲｽﾞ※
000	スキップ(出力は0x8000に設定)
001	×1	0.005
010	×2	0.004
011	×4	0.003
100	×8	0.003
その他	×16	0.002

　※25℃における温度で

osrs_p[2:0]
圧力データのオーバーサンプリングを制御します。
下表を参照してください。設定についてはを、データシート詳細については 3.4.2 章を参照してください。

		IIRフィルタ係数
bit	気圧/温度のｵｰﾊﾞｰｻﾝﾌﾟﾘﾝｸﾞ	オフ	2	4	8	16
000	スキップ(出力は0x8000に設定)
001	×1 / ×1	3.3	1.9	1.2	0.9	0.4
010	×2 / ×1	2.6	1.5	1.0	0.6	0.4
011	×4 / ×1	2.1	1.2	0.8	0.5	0.3
100	×8 / ×1	1.6	1.0	0.6	0.4	0.2
その他	×16 / ×2	1.3	0.8	0.5	0.4	0.2

mode[1:0]
デバイスのセンサーモードを制御します。
下表を参照してください。
設定についてはを、詳細についてはデータシート3.3 章を参照してください。

bit	モード
00	スリープモード
01又は10	強制モード
11	ノーマルモード

[レジスター一覧表に戻る]

(8) 0xF5 configレジスタ「config」 1010 0000

「 config」レジスタは、デバイスのレート、フィルタ、およびインターフェースオプションを設定します。
通常モードでは、「config」レジスタへの書き込みは無視される場合があります。
スリープモードでは、書き込みは無視されません。

bit7	bit6	bit5	bit4	bit3	bit2	bit1	bit0
t_sb[2:0]			filter[2:0]			--	spi3w en[0]

t_sb[2:0]
通常モードでの非アクティブ期間tstandbyを制御します。
設定については下表を、詳細についてはデータシート第 3.3.4 章を参照してください。

bit	スタンバイ(ms)
000	0.5
001	62.5
010	125
011	250
100	500
101	1000
110	10
111	20

filter[2:0]
IIRフィルタの時定数を制御します。
下表を参照してください。
設定についてはを、詳細についてはデータシート3.4.4 章を参照してください。

bit	フィルタ係数	ｻﾝﾌﾟﾙ数※
000	オフ	1
001	2	2
010	4	5
011	8	11
その他	16	22

　※ｻﾝﾌﾟﾙが75%以上に達するｽﾃｯﾌﾟ応答の数

レジスタフィルタに書き込むと、フィルタはリセットされます。
次の ADC 値は変更されずにフィルタを通過し、フィルタの初期メモリ値になります。
温度または圧?の測定がスキップされた場合、出力レジスタが 0x80000 に設定されていても、対応するフィルタメモリは変更されません。
以前にスキップされた測定が再度有効になると、測定がスキップされなかった最後のときのフィルタメモリを使用して出力がフィルタされます。
これが望ましくない場合は、フィルタを再初期化するためにフィルタレジスタに書き込んでください。
さまざまなフィルタ設定のステップ応答（たとえば、高さの突然の変化に対する応答）が図 7 に表示されています。

spi3w_en[0]
'1'に設定すると3線式SPIインターフェースが有効になります。
詳細についてはデータシート6.3章を参照してください。
[レジスター一覧表に戻る]

(9)pressレジスタ 0xF7…0xF9

「気圧データ」(_msb、_lsb、_xlsb)
「press」レジスタには、生の圧力測定出力データup[19:0]が含まれています。
デバイスから圧力と温度の情報を読み出す方法の詳細については、データシート第4章を参照してください。
[レジスター一覧表に戻る]

(10)tempレジスタ 0xFA…0xFC

「温度データ」(_msb、_lsb、_xlsb)
「temp」レジスタには、生の温度測定出力データut[19:0]が含まれています。
デバイスから圧力と温度の情報を読み出す方法の詳細については、データシート第4章を参照してください。
[レジスター一覧表に戻る]

(11)hum レジスタ 0xFD…0xFE

「湿度データ」(_msb, _lsb)
「temp」レジスタには、生の温度測定出力データut[19:0]が含まれています。
デバイスから圧力と温度の情報を読み出す方法の詳細については、データシート第4章を参照してください。
[レジスター一覧表に戻る]

5.出力補正計算

補正計算に使用するデータはBME280のレジスタアドレス　0x88(データ数24個)、0xA1(データ数1個)、0xE1(データ数7個)　の3箇所から得られるデータを使用する。
下記表は各々のデータが何に関連するのかを示す。
なお表の
　「Add」はレジスタアドレスを示す
　「Data」はレジスタアドレスのデータを示す（1項で取得したデータ例）
　「Symbol」の「Tn」は圧力関連値「Pn」は湿度関連値を示す。
　「Value」は各Symbolの値（10進数）を示す。

出力補正データ一覧表

Add

Data

Symbol

Exc

Value

28551

26625

36551

54847

3024

7988

65467

65529

9888

55306

4285

Add	A1	E1	E2	E3	E4	E5		E6	E7
Data	4B	76	01	00	12	23		03	1E
Symbol	H1	H2		H3	H4		H5		H6
Exc	4B	01	76	00	12	23	23	03	1E
Value	75	374		00	4643		8963		30

BME280のデータシートでは補正値により下記方法を参照する事と言っている。

// Returns temperature in DegC, resolution is 0.01 DegC. 
  // Output value of “5123” equals 51.23 DegC. 
  // t_fine carries fine temperature as global value
  // 温度を摂氏度で返します。分解能は 0.01 摂氏度です。
  // 出力値「5123」は摂氏 51.23 度です。
  // t_fine はグローバル値として正確な温度を保持します
  BME280_S32_t t_fine;
  BME280_S32_t BME280_compensate_T_int32(BME280_S32_t adc_T)
  {
  BME280_S32_t var1, var2, T;
  var1 = ((((adc_T>>3) ? ((BME280_S32_t)dig_T1<<1))) * ((BME280_S32_t)dig_T2)) >> 11;
  var2 = (((((adc_T>>4) ? ((BME280_S32_t)dig_T1)) * ((adc_T>>4) ? ((BME280_S32_t)dig_T1))) >> 12) * ((BME280_S32_t)dig_T3)) >> 14;
  t_fine = var1 + var2;
  T = (t_fine * 5 + 128) >> 8;
  return T;
  }
  // Returns pressure in Pa as unsigned 32 bit integer in Q24.8 format (24 integer bits and 8 fractional bits).
  // Output value of “24674867” represents 24674867/256 = 96386.2 Pa = 963.862 hPa
  // 圧力を Q24.8 形式の符号なし 32 ビット整数 (24 個の整数ビットと 8 個の小数ビット) として Pa 単位で返します。
  // 出力値「24674867」は、24674867/256 = 96386.2 Pa = 963.862 hPa を表します。
  BME280_U32_t BME280_compensate_P_int64(BME280_S32_t adc_P)
  {
  BME280_S64_t var1, var2, p;
  var1 = ((BME280_S64_t)t_fine) ? 128000;
  var2 = var1 * var1 * (BME280_S64_t)dig_P6;
  var2 = var2 + ((var1*(BME280_S64_t)dig_P5)<<17);
  var2 = var2 + (((BME280_S64_t)dig_P4)<<35);
  var1 = ((var1 * var1 * (BME280_S64_t)dig_P3)>>8) + ((var1 * (BME280_S64_t)dig_P2)<<12);
  var1 = (((((BME280_S64_t)1)<<47)+var1))*((BME280_S64_t)dig_P1)>>33;
  if (var1 == 0)
  {
  return 0; // avoid exception caused by division by zero
  }
  p = 1048576-adc_P;
  p = (((p<<31)-var2)*3125)/var1;
  var1 = (((BME280_S64_t)dig_P9) * (p>>13) * (p>>13)) >> 25;
  var2 = (((BME280_S64_t)dig_P8) * p) >> 19;
  p = ((p + var1 + var2) >> 8) + (((BME280_S64_t)dig_P7)<<4);
  return (BME280_U32_t)p;
  }
  // Returns humidity in %RH as unsigned 32 bit integer in Q22.10 format (22 integer and 10 fractional bits).
  // Output value of “47445” represents 47445/1024 = 46.333 %RH
  // 湿度を %RH で返します。符号なし 32 ビット整数 (Q22.10 形式、整数 22 ビット、小数ビット 10 ビット)。
  // 出力値「47445」は 47445/1024 = 46.333 %RH を表します。
  
  
  
  BME280_U32_t bme280_compensate_H_int32(BME280_S32_t adc_H)
  {
  BME280_S32_t v_x1_u32r;
  v_x1_u32r = (t_fine ? ((BME280_S32_t)76800));
  v_x1_u32r = (((((adc_H << 14) ? (((BME280_S32_t)dig_H4) << 20) ? (((BME280_S32_t)dig_H5) * v_x1_u32r)) + ((BME280_S32_t)16384)) >> 15) * (((((((v_x1_u32r * ((BME280_S32_t)dig_H6)) >> 10) * (((v_x1_u32r * ((BME280_S32_t)dig_H3)) >> 11) + ((BME280_S32_t)32768))) >> 10) + ((BME280_S32_t)2097152)) * ((BME280_S32_t)dig_H2) + 8192) >> 14));
  
  v_x1_u32r = (v_x1_u32r ? (((((v_x1_u32r >> 15) * (v_x1_u32r >> 15)) >> 7) * ((BME280_S32_t)dig_H1)) >> 4));
  
  v_x1_u32r = (v_x1_u32r < 0 ? 0 : v_x1_u32r); 
  v_x1_u32r = (v_x1_u32r > 419430400 ? 419430400 : v_x1_u32r);
  return (BME280_U32_t)(v_x1_u32r>>12);
  }

1.概要

(1)仕様

(2)ピン

(3)内部回路

2.簡単に使う

(1)設定

(2)補正値の取得

(3)データ取得

3.I2Cｽﾚｰﾌﾞｱﾄﾞﾚｽ

4.レジスタ

(1)0x88 calib00～calib25

(2)0xD0 idレジスタ 「チップID」

(3)0xE0 resetレジスタ「リセット」

(4)0xE1～ calib26

(5)0xF2 ctrl_humレジスタ 「温度測定条件設定」

(6)0xF3 statausレジスタ 「ステータス」

(7) 0xF4 ctrl_measレジスタ

(8) 0xF5 configレジスタ 「config」 1010 0000

(9)pressレジスタ 0xF7…0xF9

(10)tempレジスタ 0xFA…0xFC

(11)hum レジスタ 0xFD…0xFE

5.出力補正計算

　(1)仕様

　(2)ピン

　(3)内部回路

3.I²Cｽﾚｰﾌﾞｱﾄﾞﾚｽ

(1)0x88　calib00～calib25

(2)0xD0 idレジスタ　「チップID」

(4)0xE1～　calib26

(5)0xF2 ctrl_humレジスタ「温度測定条件設定」

(6)0xF3 statausレジスタ「ステータス」

(8) 0xF5 configレジスタ「config」 1010 0000