ZMD31010校准流程和DLL说明..

1、ZMD31010RBic 低成本传感器信号处理器RBiCLiteTM校准流程和 DLL 说明I1 DLL 文件的使用. 11.1输出函数. 11.1.1计算函数. 11.1.2其它函数. 51.2结构体介绍. 61.2.1 CalPoint. 61.2.2 CCoeffs. 72 校准过程. 82.1概述. 82.2 Setup . 92.2.1 RBicLiteTM的 ID. 92.3采集数据. 102.4修正参数计算. 113 校准点的期望位置 . 124 举例. 134.1校准流程图. 134.2源程序（2 点校准）. 141RBiCLiteTMa准流程和 DLL 说明1 DLL 文件的

2、使用调用 DLL 文件中的功能函数，必须使用 C 语言的调用机制。在调用功能函数 时，传递参数可采用结构体类型，也可采用数组类型以便更好兼容不同程序语言。1.1 输出函数DLL 中的功能函数，都有两个版本(结构体类型和数组类型)。函数名称中 不含有“ _Arr ”字样的是结构体类型。1.1.1计算函数1.1.1.1结构体格式(名称中不含“ _Arr ”)int calc2pt(CCoeffs *vals,CalPoint points2)in t calc3ptBr(CCoeffs *vals,CalPoi nt poi nts3)in t calc3ptTco(CCoeffs *vals,C

3、alPoi nt poi nts3)in t calc3ptTcg(CCoeffs *vals,CalPoi nt poi nts3)in t calc4ptTcoTcg(CCoeffs *vals,CalPoi nt poi nts4)int calc4ptSotBrTco (CCoeffs *vals,CalPoint points4)in t calc4ptSotBrTcg(CCoeffs *vals,CalPoi nt poi nts4)int calc5ptSotBr(CCoeffs *vals,CalPoint points5)in t calc5ptSotTco(CCoeffs

4、*vals,CalPoi nt poi nts5)in t calc5ptSotTcg(CCoeffs *vals,CalPoi nt poi nts5)功能描述：函数的主要功能是计算 RBiCLiteTM的修正参数。若需要修正温度，函数会根 据数据点自动算出温度的修正参数。传递参数时数据点(points)不需要另外存储，因为调用的函数不会改变其数值。函数声明：2Int calcXXX(CCoeffs *vals, CalPoint points)参数 1:CCoeffs *valsCCoeffs 结构的指针，指向一个 CCoeffs 对象。计算出的修正参数存储在此 结构体对象中，无需计算的修

5、正参数缺省值为0。参数 2：CalPoi nt poi ntsCalPoi nt 对象的数组，不需要另外存储。返回值：0计算成功1gainb、offsetb 等参数超出范围2 sot 超出范围3 tcg 超出范围4 tco 超出范围1.1.1.2数组格式的调用函数in t calc2pt_Arr(double vals10,double b2,double raw2)int calc3ptBr_Arr(double vals10,double b3,double raw3)in t calc3ptTco_Arr(double vals10,double b3,double t3,double

6、raw3,double tr3)in t calc3ptTcg_Arr(double vals10,double b3, double t3,double raw3 ,double tr3)int calc4ptTcoTcg_Arr(double vals10,double b4, double t4,double raw4 ,double tr4)in t calc4ptSotBrTco_Arr(double vals10,double b4, double t4,double raw4 ,double tr4)in t calc4ptSotBrTcg_Arr(double vals10,d

7、ouble b4, double t4,double raw4 ,double tr4)in t calc5ptSotBr_Arr(double vals10,double b5, double t5,3double raw5 ,double tr5)int calc5ptSotTco_Arr(double vals10,double b5, double t5,double raw5 ,double tr5)in t calc5ptSotTcg_Arr(double vals10,double b5, double t5,double raw5 ,double tr5)功能描述：“_Arr”

8、函数去除了使用结构体调用时数据格式的限制， 增强了程序的兼容性。通常，它和相对应的结构体格式的函数功能相同，计算出的数值也是对等的。函数声明：1Int calcXXX_Arr( double vals10,double b,double t,1double raw ,double tr )注：上标“ T 表示 t、tr 在 calc2pt 和 calc3ptBr 中没有使用。参数 1: double vals10计算出的修正参数存储在此数组中，无需计算的修正参数缺省值为0。数组中每一项的含义如下：val0=d_ga inbval1=d_ga intval2=d_offsetbval3=d_of

9、fsettval4=d_sotval5=d_tcgval6=d_tcoval7=d_tsetlval8=tc_cfg在此版本程序中没有计算val0=sot_cfg计算出的数据并不是 RBICLite 格式，因此，将数据写入 EEPROM 前需调用“convertToLite ()” 函数。参数 2-5：数据点数组，上文中的一个“ Point 0”对象和 b0、t0、raw0、tr0相当。4这里注意，数组的下标要保持一致，不能出错。数组的大小应大于或等于数据点 的个数。b桥信号的理想值 t温度的理想值 raw桥信号的原始值 tr温度的原始值返回值:0 计算成功1 gainb、offsetb 等参

10、数超出范围1.1.1.3功能函数表函数声明描述计算的参数int calc2pt(CCoeffs *vals,CalPoint points2)int calc2pt_Arr(double *vals10,double b2,double raw2)对桥信号增益、偏 移量进行修正。不 考虑温度影响。gain b,offsetbsot_cfgint calc3ptBr(CCoeffs *vals,CalPoi nt poi nts3)int calc3ptBr_Arr(double vals10,double b3,double raw3)桥信号的二阶非 线性修正。不考虑 温度影响。gain b,

11、offsetbsot(br),sot_cfgint calc3ptTco(CCoeffs *vals,CalPoint points3)int calc3ptTco_Arr(double vals10,double b3,double t3, doubleraw3,double tr3)桥信号偏移量修 正。考虑温度影 响。gain b,offsetbtco, sot_cfgint calc3ptTcg(CCoeffs *vals,CalPoint points3) intcalc3ptTcg_Arr(double vals10,double b3, double t3, doubleraw3

12、,double tr3)桥信号增益修正。 考虑温度影响。gain b,offsetbtcg, sot_cfgint calc4ptTcoTcg(CCoeffs *vals,CalPoi nt poi nts4) intcalc4ptTcoTcg_Arr(double vals10,double b4, double t4,doubleraw4 ,double tr4)桥信号偏移量、增 益修正。考虑温度 影响。gain b,offsetbtco,tcg sot cfgint calc4ptSotBrTco(CCoeffs *vals,CalPoi nt poi nts4) intcalc4ptS

13、otBrTco_Arr(double vals10,double b4, doublet4,double raw4 ,double tr4)二阶非线性、偏移 量修正。考虑温度 影响。gain b,offsetbtco, sot(br) sotcfgint calc4ptSotBrTcg(CCoeffs *vals,CalPoi nt poi nts4) intcalc4ptSotBrTcg_Arr(double vals10,double b4, doublet4,double raw4 ,double tr4)二阶非线性、增益 修正。考虑温度影 响。gain b,offsetbtcg,sot

14、(br),sotcfgint calc5ptSotBr(CCoeffs *vals,CalPoint points5) intcalc5ptSotBr_Arr(double vals10,double b5, double t5,doubleraw5 ,double tr5)二阶非线性、增 益、偏移量修正。 考虑温度影响。gain b,offsetbtco,tcg sot(br),sot cfgint calc5ptSotTco(CCoeffs *vals,CalPoint points5) intcalc5ptSotTco_Arr(double vals10,double b5, doubl

15、e t5,doubleraw5 ,double tr5)二阶偏移量、增益 修正。考虑温度影 响。gain b,offsetbtco,tcg,sot(tco),sot_cfg5int calc5ptSotTcg(CCoeffs *vals,CalPoint points5) intcalc5ptSotTcg_Arr(double vals10,double b5, double t5,doubleraw5 ,double tr5)二阶增益、偏移量 修正。考虑温度影 响。gain b,offsetbtco,tcg,sot(tcg)，sot cfg1.1.2其它函数1.1.2.1 SortPoi n

16、ts功能描述：缺省情况下，此函数以 CalPoint 的第三个参数(温度)对 CalPoint 数组进行 排序，此函数并不是每次必须调用的。函数声明：void sortPo in ts(CalPo int p, int nu mPo in ts, bool byTemp)参数 1: CalPoint p需要排列的数组参数 2： int numPoints排列点的个数参数 3： bool byTemp为“true”时，数组以温度值进行排序。若温度值相同，则以信号原始值大 小排序。为“false”时，数组以信号原始值大小排序。1.1.2.2 Co nvertToLite功能描述：将“_Arr”函数

17、的计算值转换为 RBIClite 格式。使用“ _Arr”函数时，在将 修正参数写入EEPROM之前调用此函数； 若使用非“ _Arr”函数， 不需进行此 操作， 因为 CCoeffs中已含有 RBIClite 格式数据。函数声明：int convertToLite(int outVals10, double inVals10)参数 1: int outVals10存放转换后数据的数组。 写入 EEPROM 中的数据长度为 1 个字节 （如要写 入 ValsO,6写入值=outVals0&OxOOFF）。outVals0= gai nboutVals1= gai ntoutVals2=

18、 offsetboutVals3= offsettoutVals4= sotoutVals5 = tcgoutVals6 = tcooutVals7 = tsetloutVals8 = tc_cfgoutVals9= sot_cfg参数 2： double inVals10需要转换的数据。数据的顺序和输出数据的顺序相同（参见上面函数的输出 数组）。返回值：0 成功2 sot 超出范围3 tcg 超出范围4 tco 超出范围1.2 结构体介绍定义结构体类型的目的是为了简化程序。在 DLL 中同样也存在相对应的数组格式的调用函数。1.2.1 CalPoi nt功能描述：CalPoint 结构包含

19、4 个 double 型变量，分别代表每个数据点的 4 个数值：桥7信号理想值、桥信号原始值、温度理想值、温度原始值。若不进行温度校准，则相应变量的缺省值为零结构体声明：struct CalPoi ntdouble bdouble tdouble trdouble raw1.2.2 CCoeffs功能描述：CCoeffs 结构中含有公式计算出的“double”型变量和要写入 EEPROM 中的“int”型变量，若变量名称含有“ d_”即为“ double”型变量。写入 EEPROM 中的“int”型变量并不一定就是写入 EEPROM 中的实际值，因为实际值受字节 长度（1 字节）限制：若写入值

20、超出范围，则实际写入值应为“OxOOFF”。结构体声明：struct CCoeffsint gainbint offsetbint tcoint tcgint sotint sot_cfgint tc_cfgint gaintint offsetint tsetl double d_ga inb double d offsetbdouble d_tco double d sotBR double d_sot_TCO8double d_tc_sotTCGdouble d_ga intdouble d_offset double d_tsetltc_cfg: bit 0 tco 为负bit 1放大

21、因子（x8）bit 2 tcg 为负sot_cfg: =0 sot 为桥信号二阶修正参数=1 sot 为 Tcg 二阶修正参数=2 sot 为 Tco 二阶修正参数2 校准过程2.1 概述RBiCLite可和多种阻抗类桥式传感器组合，这里假定它和一压力桥式传感 器连接，其校准过程叙述如下。校准需采集几组不同的标定数据，标定值可通过以下方法获得：将传感器放 入已知压力和温度的环境中，读取传感器测量的原始值（未经修正），重复此步骤，直到获取足够的标定点。原始值经过校准主设备（如电脑）处理，计算出修 正参数，最后将修正参数写入 EEPROM。校准过程有三个主要步骤：1）Setup, Setup 步骤

22、包括 EEPROM 的初始化。另外，对 EEPROM 的已知参数进行设置，设置完成后，电脑给RBiCLiteTM分配一个 ID，此 ID 将被写入EEPROM 中。2）收集数据。此过程包括获取原始值的标定过程。所得的标定值（压力、 温度的原始值及理想值）存储在指定的数据库文件中，数据库文件的索引即为 RBiCLiteTM的 ID。3）修正参数的计算和写入。一旦获取足够的标定值后，就可计算修正参数, 最后将修正参数写入 EEPROM。92.2Setup2.2.1 RBicLite的 ID校准过程的第一步就是分配 RBiCLiteTM的 ID 号。ID 号存储在 EEPROM 中, 并且由寄存器

23、TSETL、Tcg、Tco的数据组合而成。当校准过程结束时，TSETL、TcgTco这三个寄存器的数据将被重写，因此， RBiCLiteTM的 ID 号并不是一个一成不 变的数。在存储标定值数据时，RBiCLiteTM的 ID 是数据库文件的索引，数据库文 件中含有温度、压力的原始值及理想值。EEPROM中的位置符号功能2： 0Osc_Trim更多信息可参见“振荡器调节”表6： 31V_Trim/JFET_Trim参见“参考电压源模块” 一节。8： 7A2D_Offset偏移设置：11=-1/2，1/2信号输入模式10= -1/4 ，3/4信号输入模式01= -1/8 ，7/8信号输入模式00

24、= -1/16 ，15/16信号输入模式要改变桥信号极性需设置Tc_cfg3（第 87 位）10： 9Output_Select数字输出 w/Temp(0 x00)12： 11Update_Rate用户选择00= 1mS(1KHz)0仁=5mS(200Hz)10=25mS(40Hz)11= 125mS(8Hz)14： 13JFET_Cfg用户选择00= 没有三极管控制（低功耗模式）01= 没有三极管控制（低功耗模式）10= 三极管控制在 5V 左右11= 三极管控制在 5.5V 左右29: 15Gain_B模块（0 x800）43: 30Offset_B0 x0051: 44Gain_T模块（

25、0 x80）59: 52Offset_T0 x0067: 60TSETL用户 ID 区（临时）75: 68Tcg用户 ID 区（临时）83: 76Tco用户 ID 区（临时）87: 84Tc_cfg0 x0095: 88SOT0 x001099: 96SOT_cfg,Pamp_Gain99 : 98 = SOT_cfg （ 0 x01）用户选择可预放大器增益（97 : 96）:00= 增益为 60仁= 增益为 24 （缺省设置）10= 增益为 121 仁=增益为 48注：加粗一一必须设定模块斜体一一推荐设置2.3 采集数据RBicLiteTM在 RM （ Raw Mode）模式下才可获得传感器

26、的原始数据。要进入RM 模式， 需首先发送“ Start Comma nd Mode”（ 0 x50 0 x00） 指令， 然后再发送 “StartRaw Mode”（0 x40 0 x10）指令。若 RBiCLiteTM工作在 RM 模式，并且EEPROM 中桥增益和温度增益的设置为0 x800、0 x80（如上表中所示） 时， 其输 出口 （ SigTM）输出的是原始值，而不再是修正后的数据。获取每一个原始值时， 都对被测量进行多次测量（推荐 16 次），最后取平均值。压力、温度的原始值和 理想值最后以数据库文件的形式存储在电脑上。RM 模式下数据输出格式依次是Bridge_High、Br

27、idge_Low、Temp 每个数据的长度为 1 个字节，Bridge_High 的前两位是“ 0”。如果使用开发板进行通信，则在输出数据前分别加上 0 x01、 0 x02、 0 x03。RM 模式下输出的温度数据只有 8 位，不能满足温度校准时的精度要求。解 决的方法就是在 NOM 模式下获取温度数据的高 3 位。11 位数据将使测量精度达 到 0.098C。当“ NOk 数据”和“ RM 数据”的第 7 位不一致时，温度数据的高 3 位和低 8 位数据就不能进行简单的叠加， 具体做法是： 在 NOM 模式下获取温度数 据的10:3位， 通过和“ RM数据”比较以确定读数，如下例所示：例：

28、RM 模式下温度的读数 temp=11111111NOM 模式下温度的读数 temp= 10100000最终读数temp= 10100000 000RM 模式下温度的读数 temp=10000000NOM 模式下温度的读数 temp= 10101111最终读数temp= 10101111 11111当第 7 位数据相同时，将 NOM 模式下的高三位与 RM 模式下数据串行叠加。例：RM 模式下温度的读数 temp=00111111NOM 模式下温度的读数 temp= 10101000最终读数temp= 10100111 111因为 PTAT 有较高的精度，因此温度数据不需要取平均值。然而，如果

29、为了提高精度而取平均值时，应取 11 位温度值的平均值。2.4 修正参数计算校准点的数量最少为 2,最多为 5。 具体选择几个校准点由要求精度和桥式 传感器的动态特性而定。1) 若选取 2 个校准点，则只能对桥信号的增益和偏移量进行修正，并且不考虑 温度因素的影响。2) 选取 3 个校准点，只能对 Teo 或 Teg 中的一个进行一阶补偿。3)在不考虑温度补偿的情况下，3 个校准点同样也可以对桥式传感器进行二阶 非线性修正。4) 4 个校准点可以对 Tco 和 Tcg 两个参数进行一阶补偿。5)4 个校准点也可以对桥式传感器进行二阶非线性修正，但这时就只能对Tco 或Tcg 中的一个进行一阶补

30、偿。6)5 个校准点可对 Tco 和 Tcg 两个参数进行一阶补偿，与此同时，可选取 Tco、 Tcg和非线性中的一个参量进行二阶修正。12一但校准模式选疋，选取的校准点的个数也同时确疋。计算修正参数的功能函数可从 ZMDCalMathLib.dll 中调用，最后将返回值（修正参数）写入 EEPROM3 校准点的期望位置下图说明了不同校准模式下校准点的期望位置。 数据点的序号不重要，但每个温度值下的校准点的个数需要记录，否则校准过程失败。Temp- TempTm口Calc4ptTcoTcgCai4ptSotBrTcoCalc4ptSotBrTcgCalcSptSotBro o245a TempCaicSptSotTcoCalcSptSotTcgTemoCalc3ptSotBre5 0 40 3 0 2 0iCalc2ptCalcSptTcoCaic3ptTcg134 举例4.1 校准流程图Received as Lead曰瞋电Dart (hdMD曲曰宝8 002 Data7:O thO3TempErrtar Norm al M ode/ReceivehightempvaluesARecerved as fl_ead! bvlefiData)CM33 Tem pombiv