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ist also Thermometer, Barometer und Hygrometer auf kleinstem Raum. In einem anderen Beitrag ist beschrieben, wie dieser Sensor mittels ESP8266BASIC ansprechbar ist und wie dort die ziemlich komplizierte Berechnung gerade noch so eben realisiert werden kann. An dieser Stelle geht es darum das dort gezeigte Verfahren auf ein anderes Basic zu übertragen. Bedingung dazu ist, dass das Basic auf einer Hardware läuft, die einen I2C-Bus besitzt bzw. entsprechende Anschlüsse aufweist. Zusätzlich muss das Basic in der Lage sein mit diesem Gerät über I2C-Kommandos kommunizieren. Beide Bedingungen sind erfüllt bei Verwendung von Der übliche Anwender eines Raspberry Pi programmiert in C, Python oder der Bash. Wer das nicht möchte, kann den hier gezeigten Weg ausprobieren. Für den Terminalprogrammierer gilt hier der Slogan "Bitte nicht nachmachen!". Tatsächlich ruft Basic mit dem Shell-Befehl Dinge über die Kommandozeile auf, schreibt das Ergebnis in eine Datei und ließt das Resultat aus der Datei, um es dann anzuzeigen oder anderwärtig zu benutzen. Das ist nicht elegant, funktioniert jedoch für schnelle Tests. Der Raspberry Pi Zero und all die anderen Vertreter seiner Art verfügt über entsprechende Schnittstellen, die jedoch als Voreinstellung meist deaktiviert sind. Im Desktopmenü gibt es die Raspian-Einstellungen, womit diese Einstellungen änderbar sind. LibreOffice Calc verfügt über ein Menüpunkt Extras worunter die Basic-Umgebung aufrufbar ist. Wie in Office üblich, müssen sogenannte Makros in den Optionen unter Sicherheit erlaubt sein. Anschluss und erster Kontakt Testkommunikation Der Sensor wird über das I2C-Protokoll angesprochen, seine Adresse lautet 76HEX. Die Kommunikation läuft also über die Anschlüsse SCL (Serial Clock) und SDA (Serial Data). Die Versorgungsspannung (Vcc) 3,3 Volt und die Masse (Gnd) kommen vom Raspberry Pi.
Der Sensor kann anhand seiner ID identifiziert werden. Im Register bzw. in der Speicherstelle D0HEX liegt die Zahl, die den BME280 vom BMP280 (ohne Hygrometer) unterscheidet. Um diesen Wert zu erhalten sind erste Schritte in I2C erforderlich. An den zwei Leitungen soll Teilnehmer 0x76 angesprochen -, und dazu bewegt werden das Byte von Adresse 0xD0 zu senden. In LibreOffice Basic sieht das so aus: Sub BMEid Shell("bash -c 'i2cget -y 1 0x76 0xd0 > hi'") Wait 200 Print ReadLine("hi") End Sub '----------------------------------------------- Function ReadLine(f) 'from file f n = Freefile() 'on error resume next Open f For input As #n Line Input #n,A$ Close #n readline = A$ End Function Ein Raspberry Pi kennt i2c-Kommandos für die Konsole, da diese Routinen bei der Installation vom Betriebsystem Raspian bereits vorhanden sind. Der Shell-Befehl in Basic ruft mit i2cget die Daten aus Register D0 ab und die Ausgabe wird in eine Textdatei hi umgeleitet. Diese Textdatei enthält eine Zeile Text, die sonst in der Konsole angezeigt würde. Die Funktion ReadlLine ließt diese Zeile in die Variable A$ und liefert das Ergebnis an den Aufrufer, was in diesem Falll die Print-Ausgabe ist. LibreOffice Basic zeigt solche Ausgaben in einer Art MessageBox an, die es auch erlaubt das laufende Programm zu beenden. Rohdaten auslesen Messwerte holen 
Im Urzustand liefern diese Speicherplätze die Werte 128, 0, 0, 128, 0, 0, 128 ,0. Die 128 zeigt an, dass der betreffende Sensor nicht aktiv ist. Die Aktivierung von Druck- und Temperatursensor erfolgt über den Inhalt von Register bzw. Adresse F4HEX. Das Hygrometer bleibt zunächst aus, da es an anderer Stelle aktiviert werden muss. Mit dem Bitmuster 00100111 bzw 32+7 in Register 0xF4 ändern sich nun die Rohdaten der Analog/Digitalwandler für Temperatur und Druck im Speicherbereich ab 0xF7. LibreOffice Basic liest mit BMEdata die 8 Bytes Rohdaten in das globale Array b von Calc nach dem einmaligen Aufruf von BMEstart. Sub BMEstart 'Mode i2cSET("0x76","0xF4","0x27") ' Temp & Press Wait 200 End Sub Sub BMEdata mem = hextoint("F7") For i = 0 To 7 v = i2cget("0x76",inttohex(mem)) b(i) = v mem = mem + 1 Next i End Sub BME280 Einzelmessung für Temp und Druck mit Auslesen aller 8 Bytes in globalem Array b() 74, 56, 0, 130, 127, 0, 128, 0Die Werte sind jeweils leicht unterschiedlich mit Ausnahme der letzten beiden Bytes, die dem Hygrometer zugeordnet sind, welches noch deaktiviert ist. Eine Messung von Temperatur und Druck findet jedoch offensichtlich statt. Kalibrierdaten auslesen Exemplarstreuungen Der Bosch-Sensor wird mit Kalibrierdaten ausgeliefert, die bei der Herstellung und der Qualitätskontrolle erfasst werden. Diese Daten sind für jedes Exemplar unterschiedlich. Die Berechnung der tatsächlichen Messwerte muss diese Kalibrierdaten berücksichtigen, damit die Messdaten auch stimmen. Im Datenblatt des BME280 gibt Bosch an, dass die Kalibrierdaten für die Temperatur und den Druck ab Adresse 0x88 in 24 Bytes abgelegt worden sind. Die ersten 6 Bytes sind Kalibrierdaten zum Temperatursensor, die restlichen 18 Bytes werden zur Berechnung des Luftdrucks herangezogen. Entsprechende Hygrometerdaten stehen an 0xA1 und ab 0xE1. Diese Kalibrierdaten und die Einrechnung erfolgt teilweise über vorzeichenbehaftete 64Bit-Integerwerte, die in BASIC normalerweise als Variablentyp nicht vorkommen. Ein vorzeichenloser ganzzahliger 16Bit-Wert, der in zwei Bytes abgelegt wird, erhält man üblicherweise mit der Rechnung U16 = 256 * Highbyte + Lowbyte Vorzeichenbehaftete ganzzahlige 16Bit-Werte liegen vor wenn der 16Bit-Zahlenbereich 0 bis 65535 so geteilt wird, dass auch negative Zahlen möglich sind. Der Bereich wäre dann -32767 bis +32768. Eine 65535 wäre dann eine -1. Da LibreOffice Basic wie die meisten anderen BASIC-Varianten nur Fließpunkzahlen als Typ kennen, muss entsprechend umgerechnet werden. Mit if x > 32767 then x = x – 65536 erhält x den entsprechend negativen Wert. In C wäre dieser Typ ein int, im Gegensatz zum unsigned int. Oft wird der Typ um deklariert, damit auf jedem System klar wird, wie viele Bits beteiligt sind (z. B. uint32). Die Reihenfolge der Bytes kann unterschiedlich sein. Im BME280 ist die Reihenfolge Lowbyte (LSB), Highbyte (MSB).. Gesamtlisting mit Berechnungen Mit diesem Ausführungen und dem Datenblatt des BME280 sollte der folgende Abschnitt für LibreOffice Basic deutlich werden. Im Kasten steht das komplette Listing zur Anzeige von Druck und Temperatur. Das Gesamtlisting beginnt hier mit der Deklaration der verwendeten globalen Variablen in einem original Syntax-Highlighting, wie es im Editor von LibreOffice dargestellt ist. Mit dem Test als letzte Routine erfolgt die Ausgabe der Daten in einem Tabellenblatt mittels Aufruf der Cell-Routine. REM ***** LibreOffice BASIC ***** Option base 0 Dim c(24),b(8),h(7),t_fine '----------------------------------------------- Sub i2cSET(ad,rg,vl) Shell "bash -c 'i2cset -y 1 "+ad+" "+rg+" "+vl+" b'" Wait 100 ' Je nach Hardware End Sub '----------------------------------------------- Function i2cGET(ad,rg) Shell "bash -c 'i2cget -y 1 "+ad+" "+rg+" > hi'" Wait 300 ' Je nach Hardware i2cget = hextoint(Mid(readline("hi"),3,2)) End Function '----------------------------------------------- Function readline(f) 'from file f n = Freefile() 'on error resume next Open f For input As #n Line Input #n,s$ Close #n readline = s$ End Function '----------------------------------------------- Function hextoint(z) a = "0123456789ABCDEF" h = Instr(a,Mid(z,1,1))-1 l = Instr(a,Mid(z,2,1))-1 hextoint = 16*h + l End Function '----------------------------------------------- Function inttohex(i)'0xFE a = "": If i < 16 Then a = a + "0" a = a + hex$(i) inttohex = "0x" + a End Function '----------------------------------------------- Sub BMEid Shell("bash -c 'i2cget -y 1 0x76 0xd0 > hi'") Wait 200 Print readline("hi") End Sub '----------------------------------------------- Sub BMEstart 'Mode i2cSET("0x76","0xF4","0x27") ' Temp & Press Wait 200 i2cSET("0x76","0xF2","0x05") ' Humidity End Sub Sub BMEcal mem = hextoint("88") For i = 0 To 23 v = i2cget("0x76",inttohex(mem)) cell (i+1,1,v) c(i) = v mem = mem + 1 Next i dig_T1 = c(0) +c(1) * 256 dig_T2 = c(2) +c(3) * 256 dig_T3 = c(4) +c(5) * 256 dig_P1 = c(6) + 256 * c(7) dig_P2 = c(8) + 256 * c(9) dig_P3 = c(10) + 256 * c(11) dig_P4 = c(12) + 256 * c(13) dig_P5 = c(14) + 256 * c(15) dig_P6 = c(16) + 256 * c(17) dig_P7 = c(18) + 256 * c(19) dig_P8 = c(20) + 256 * c(21) dig_P9 = c(22) + 256 * c(23) 'Signed! If dig_T2 > 32767 Then dig_T2 = dig_T2 - 65536 If dig_T3 > 32767 Then dig_T3 = dig_T3 - 65536 If dig_P2 > 32767 Then dig_P2 = dig_P2 - 65536 If dig_P3 > 32767 Then dig_P3 = dig_P3 - 65536 If dig_P4 > 32767 Then dig_P4 = dig_P4 - 65536 If dig_P5 > 32767 Then dig_P5 = dig_P5 - 65536 If dig_P6 > 32767 Then dig_P6 = dig_P6 - 65536 If dig_P7 > 32767 Then dig_P7 = dig_P7 - 65536 If dig_P8 > 32767 Then dig_P8 = dig_P8 - 65536 If dig_P9 > 32767 Then dig_P9 = dig_P9 - 65536 'HUMIDITY dig_H1 = i2cget("0x76","0xA1") mem = hextoint("E1") For i = 0 To 6 v = i2cget("0x76",inttohex(mem)) h(i) = v mem = mem + 1 cell (10+i,2,h(i)) Next i dig_H2 = h(0) + (h(1) * 256) 'int16 dig_H3 = h(2) 'uint8 dig_H4 = h(3) * 16 + (h(4) And 15) 'uint16 dig_H5 = h(5) * 16 + (h(4) And 240) / 16 'uint16 dig_H6 = h(6) ' int8 If dig_H2 > 32767 Then dig_H2 = dig_H2 - 65536 If dig_H6 > 127 Then dig_H6 = dig_H6 - 256 End Sub Sub BMEdata mem = hextoint("F7") For i = 0 To 7 v = i2cget("0x76",inttohex(mem)) cell (i + 1,2,v) b(i) = v mem = mem + 1 Next i End Sub Sub BMEtemp 'T BERECHNEN adc_T = b(3)*65566 + b(4)*256 + b(5) adc_T = adc_T/16 var1 = (adc_T / 16384 - dig_T1 / 1024) * dig_T2 'OK! x = adc_T / 131072 - dig_T1/8192 var2 = (x * x) * dig_T3 t_fine = var1 + var2 T = (var1 + var2) / 5120 cell 1,3,T End Sub Sub BMEpress 'P BERECHNEN adc_p = b(0)*65536+b(1)*256+b(2) adc_p = adc_p / 16 var1 = (t_fine/2) - 64000 var2 = var1 * var1 * dig_P6 / 32768 var2 = var2 + var1 * dig_P5 * 2 var2 = (var2/4)+(dig_P4 * 65536) var1 = (dig_P3 * var1 * var1 / 524288 + dig_P2 * var1) / 524288 var1 = (1 + var1 / 32768)*dig_P1 p = 1048576 - adc_p p = ((p - var2 / 4096) * 6250) / var1 var1 = dig_P9 * p * p / 2147483648 var2 = p * dig_P8 / 32768 p = p + (var1 + var2 + dig_P7) / 16 press = p/100 cell 2,3,press End Sub Sub test cell 1,4,0 BMEid BMEcal BMEstart For i = 1 To 10 BMEdata BMEtemp BMEpress cell 1,4,i Wait 10000 Next i End Sub Diese Ausführungen sollen zeigen, wie ähnlich die Berechnungen in den verschiedenen Basic-Dialekten sind. Die Ausgabe erfolgt hier in einem Tabellenblatt von LibreOffice Calc mit einer Funktion Cell, die ähnlich der Cells-Methode in VBA reagiert. Der Aufruf Cell 21,2,89 schreibt in die Zeile 21 und Spalte 2 die Zahl 89 als Wert. Sub Cell(x,y,v) ThisComponent.CurrentController.getActiveSheet()._ getcellbyposition(y-1,x-1).setvalue(v) End Sub Einige Dinge lassen sich in diesem Basic mit dem Shell-Kommando lösen. Eleganz und Geschwindigkeit sieht vermutlich anders aus. Wie ein Zusammenspiel zwischen Basic und Python in LibreOffice auf allen aktuellen Plattformen funktioniert und somit mehr Glanz verbreitet steht demnächst möglicherweise an einer anderen Stelle. |
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Der Bosch-Environment-Sensor BME280 kann verschiedene Umgebungsgrößen erfassen. Der auf einem kleinen Breakout untergebrachte, winzige Sensor mit dem Loch im Metallgehäuse liefert z. B. über eine I2C-Verbindung die aktuellen Werte von
Die Messwerte der Sensoren liegen laut Datenblatt im Speicherbereich (Memory map) ab Adresse F7HEX des BME280. Die insgesamt 8 Bytes beinhalten Angaben zu Druck, Temperatur und Feuchtigkeit im Rohformat. Die Umrechnung dieser Rohdaten in Messwerte erfordert einigen Aufwand und ist weiter unten beschrieben. 
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