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WF5803F Miniature Variometer Module
高精度 24 - bit Σ-Δ ADC
工作电压 1.8 ~ 3.6 V
工作压力范围 10 ~ 1300 mbar
快速 I2C数字输出接口
不锈钢金属圈配合密封圈密封
产品描述
WF5803F是带有I2C总线接口的高精度气压计。能够分辨出20cm高度变化。气压计包含一个高线性度的MEMS
压力芯片和低功耗24位Σ-Δ ADC，ADC内有高分辨率温度传感器。气压计提供24位气压数据和16位温度数据，
可以根据应用的需要优化数据的转换速度、功耗以及精度。WF5803F几乎能与任何微控制器接口，通信协议简
单，不需要对内部寄存器进行编程。灌封胶保护和不锈钢金属圈的封装使得传感器具有100m的密封防水能力。
WF5803F压力感应原理、信号处理方式以及*的封装工艺能够保证传感器获得低压力迟滞、温度迟滞和
高稳定性。
应用
绝压测量系统
工业自动化
气压计、高度计
消费类电子
码表
数据记录仪
WF5803F Miniature Variometer Module
1.工作条件及电气参数
1.1.极限工作条件
表1 极限工作条件
参数
符号
条件
小
大
单位
电源电压
VDD
-0.3
+3.6
V
V
所有引脚电压
过压
VDDIO
P
所有引脚
-0.3
0
VDD+0.3
10,000
+85
hPa
°C
存储温度
TSTOR
ESD
-45
ESD电压等级
人体释放模式
±2
kV
1.2.电气参数
除非特别声明，VDD = 3.3V，T=25°C。
表2 参数规格
参数
符号
条件
小
典型
大
单位
°C
工作温度范围
TA
工作温度
-40
25
+85
工作压力范围
供电电压
P
VDD
10
1300
3.6
hPa
V
1.8
1Hz数据输出速率，低压
力、温度过采样率
压力测量时
工作电流
IDD，LP
5.4
μA
峰值电流
Ipeak
IDDT
760
541
0.1
μA
μA
μA
温度测量时的电流
待机电流
IDDSL
25℃
0.3
750…1100hPa
25℃
相对精度
Arel
±0.5
±4
hPa
hPa
hPa
HPa
750…1100hPa
-20…+85℃
750…1100hPa
0…+65℃
APext
压力精度
±2.5
±1.5
750...1100hPa
at25℃
P
full
A
WF5803F Miniature Variometer Module
参数
温度精度
电源抑制比（DC）
*稳定性
符号
条件
小
典型
大
单位
°C
@25℃
±0.8
±1.5
A
T
0…+65℃
全电压（VDD
°C
PSSR
ΔPsta
b
）范围
±0.005
Pa/mV
12 个月
±1.5
hPa
hPa
回流焊漂移
TBD
2.操作
2.1.工作框图
WF5803F包含一个压阻式 MEMS压力芯片和一个信号调理芯片。信号调理芯片包含前端低噪声放大器、AD
转换器、NVM、控制单元、温度传感器、电源、IC通信接口。NVM存储校准系数，能同时对零点、灵敏度和非
2
线性实现二阶补偿。框图如图1。
图1 WF5803F工作框图
2.2.温度和压力测量
通过发送0xAC 的I2C命令可获取使用内部校准算法校准的电桥和温度值。读出共5个字节的电桥校准值
和温度校准值，需要说明的是读到的校准值是以百分比形式表示的无符号数，需要进行简单的换算。以下将
对如何发送0xAC命令利用内部校准算法获取校准值进行详细的说明。
WF5803F Miniature Variometer Module
2.2.1.发送命令读取校准值的说明
WF5803F使用 I2C总线协议与外部进行通信。默认的 7bit I2C设备地址为 0x78，后一比特表示通信的
方向，0表示主设备写操作，1表示主设备读操作。WF5803F始终作为I2C的从设备。
可以通过发送两种命令来获取校准值，分别是0xAC和0xBX。0xAC命令是用校准传感器时定义的温度、压
力过采样率来读取数据，而0xBX则是可以通过以外部MCU设置的温度、压力过采样率来读取数据。主设备在
发送0xAC或0xBX的I2C命令与之通信时要遵照的方式是*的，现以0xAC为例说明。主设备发送0XF0（包
括7bit I2C设备地址0x78和1bit的0表示进行的是写操作）然后跟着 1字节的I2C命令字0xAC，如图2。
S
P
A Acknowledge
From master to slave
From slave to master
Start
Stop
N Not Acknowledge
S
0xF0
A
0xAC
A P
图2 I2C输入请求命令
在发送完写指令后需要等待一段时间再发送读指令才能够读取出数据。需要说明的是由于内部完成测量需
要一段时间，等待的时长取决于OTP(Address: 0x14)的[13:11]压力过采样率和OTP(Address: 0x14)的[15:14]
温度过采样率的设置。要保证写命令和读命令的时间间隔大于测量的时间才能够读出数据。需严格按照要求
先发送写命令间隔一段时间后再发送读命令，然后会读到以下图 3格式的数据共 6个字节依次为 1字节状态
字，3字节电桥校准值，2字节温度校准值。
BridgeDat A BridgeDat A
BridgeDat
[7:0]
A
TempDat
[15:8]
A
TempDat
N P
[7:0]
S
0XF1
A
Status
A
[23:16]
[15:8]
图3 I2C读出5字节校准后的电桥和温度值
WF5803F的I2C接口的任何响应都由status字节开始，紧接着是数据，返回的数据内容基于前一条指令。
如果重复I2C读指令，则将多次读到相同的数据。
0xBX命令设置，如表3。例如，使用0xB4命令，是以8x OSR_T和8x OSR_P读取校准的温度和压力数据。
WF5803F Miniature Variometer Module
表3 0xBX命令
命令 0xBX(HEX)
功能
描述
X [3] Bit
X [2:0] Bit
OSR_T,温度 ADC过采样率
OSR_P,压力 ADC过采样率
0: 8x OSR
1: 16x OSR
000: 128x OSR
001: 64x OSR
010: 32x OSR
011: 16x OSR
100: 8x OSR
101: 4x OSR
110: 2x OSR
000: 1x OSR
2.2.2.处理校准数据的说明
在发送了写命令后等待一段时间再发送读命令，然后会读到 1个字节的状态字 5个字节的校准后的电桥和
温度值。由于返回的校准值是以百分比形式表示的无符号数需要进行简单的换算，为方便理解以下将举例说
明。假设读到的校准数据如下：
0x04 0x9B 0XB0 0XC5 0x56 0xAA
其中 0x04为状态字，0x9B 0XB0 0XC5三个字节为电桥校准值，0x56 0xAA两个字节为温度校准值。以下
将逐一说明。
2.2.3.状态字
如果状态字的Bit5为1表明近一次I2C命令所要求读取的数据还未有效。此时需要等待一段时间。
如果状态字的Bit5为0表明设备非忙，近一次I2C命令所要求读取的数据已经准备好被读取。关于状态字
各比特的描述如表4所示。
表4 状态字比特位描述
比特位
Bit7
Bit6
意义
描 述
保留
固定为0
1设备上电（VDDB on）；0设备掉电
上电指示 (Power
indication)
Bit5
忙闲指示(Busy indication) 1设备忙，表明近一次IC命令所要求读取的数据还未有效。
2
如果设备忙，新的命令将不被处理。
0表明近一次IC命令所要求读取的数据已经准备好被读取
2
固定为0
Bit4
Bit3
保留
工作状态 (Mode Status)
0 NOR mode
1 CMD mode
Bit2
存储器数据完整性指示
0表示OTP存储器数据完整性测试 (CRC)通过，
WF5803F Miniature Variometer Module
(Memory integrity/error
flag)
1表示完整性测试失败。
对数据完整性的测试只在上电过程中(POR)计算一次，所以被写
入的新CRC值只能在接下来的POR之后使用。
Bit1
Bit0
保留
保留
固定为0
固定为0
2.2.4.校准值的处理
2.2.4.1.三个字节压力校准值
读到的电桥校准值为 24bits的无符号数，是以百分比形式表示的。需要将读到的 24bits的无符号数转
化为十进制数后，换算成对应的百分比，再根据校准时使用的量程进行换算。
例如读到的电桥校准值Bridge为 0x9B 0XB0 0XC5
校准时使用的量程为30~95 kPa
将Bridge转化为二进制数
10011011 10110000 11000101
将二进制数转化为十进制数
Bridge=2º*1+2²*1+2*1+2*1+2 *1+2 *1+2 *1+2 *1+2 *1+2 *1+2 *1+2 *1=10203333
6 7 12 13 15 16 17 19 20 23
换算成百分比，百分比在数值上等于我们换算得到的十进制数与 24bits的大值之比。由于 24bits无
符号数的大值为16777214，所以在换算百分比时可进行如下计算：
10203333/16777214*=60.817%
对应校准时的量程确定出具体的校准值，本次计算，校准时使用的量程为30~95 kPa
校准值=（95-30）*（60.817%-30%）/(70%-30%)+30=80.0776kPa
2.2.4.2.两个字节温度校准值
读到的温度校准值为 16bits的无符号数，是以百分比形式表示的。需要将读到的 16bits的无符号数转
化为十进制数后，换算成对应的百分比，再根据校准时使用的量程进行换算。
例如读到的温度校准值Temp为 0x56 0xAA
温度的校准范围规定为-40~+150℃
WF5803F Miniature Variometer Module
将Temp转化为二进制数
01010110 10101010
将二进制数转化为十进制数
Temp=2¹*1++2³*1+2*1+2*1+2*1+2 *1+2 *1+2 *1=22186
5 7 9 10 12 14
换算成百分比，百分比在数值上等于我们换算得到的十进制数与 16bits的大值之比。由于 16bits无
符号数的大值为65535，所以在换算百分比时可进行如下计算：
22186/65535*=33.854%
对应校准时的量程确定出具体的校准值
校准值=（150-（-40））*33.854%-40=24.32℃
2.2.5.读写指令间隔时长的计算
在发送完写指令后需要等待一段时间再发送读命令进行读取，因为内部需要一段时间来完成整个测量。
这个时间的长短由OTP(Address: 0x14)的[13:11]压力过采样率和OTP(Address: 0x14)的[15:14]温度过采样
率决定。对应不同的压力和温度的过采样率测量时间是可以通过计算得到的。根据表2、表3的过采样率，再
对应表 4使用不同过采样率的测量时间即可计算出需要等待的时间（温度和电桥过采样率的倍率和测量时间
的对应关系相等，计算时对照表4即可）。
例如OTP(Address: 0x14)的[13:11]压力过采样率设置为010（32x），OTP(Address: 0x14)的[15:14]
温度过采样率设置为01（16x）则对照表7发送写命令后需要等待的测量时间为：
56ms+31ms=87ms
因此要保证读写指令的间隔时长大于87ms才能够读出校准后的数据。
表5 测量压力时ADC的过采样率选择
OSR_Pressure[2:0](二进制)
OSR_P
128x过采样率(大值)
64x过采样率
000
001
010
011
100
101
110
32x 过采样率
16x 过采样率
8x 过采样率
4x 过采样率
2x 过采样率
WF5803F Miniature Variometer Module
OSR_Pressure[2:0](二进制)
OSR_P
111
1x 过采样率 (小值)
表6 测量温度时ADC的过采样率选择
OSR_Temperature[15:14](二进制)
OSR_T
8x过采样率(小值)
16x过采样率
00
01
10
11
32x过采样率
64x过采样率(大值)
表7 过采样率倍率和测量时间的关系
参数
符号
条件
小
典型
203
105
56
大
单位
过采样率 128x
过采样率 64x
过采样率 32x
过采样率 16x
过采样率 8x
过采样率 4x
过采样率 2x
单次测量时间
tCONV
OSR_P
31
ms
（压力或温度）
19
13
10
2.2.6. I2C接口的时序
SDA
SCL
8
9
8
9
8
9
1 - 7
1 - 7
1 - 7
S
P
START
ADDRESS
R/W
ACK
DATA
ACK
DATA
ACK
STOP
condition
condition
图4 I2C信号时序图
START Condition
SDA由空闲高状态转换为低状态，这时SCL保持高。这也能在传输过程中重复发送start condition，
这预示操作将会重新开始而没有中间的停止位。
Address Bits
在*个字节传输过程中，前 7-bits提供设备的地址，默认为 0x78。这个地址的设备将会应答
WF5803F Miniature Variometer Module
本次通信。通过烧写OTP的地址0x02(Slave_Addr)的内容，可以修改I2C的设备地址。
Read/Write Direction Bit
在*个字节传输过程中，后一比特指出通信的方向。0表示主设备写操作，1表示主设备读操作。
如果主设备请求读从设备，则主设备将在后来的字节控制SDA线输出数据。
Data Byte
所有其它的字节，除了地址和读/写位，在SDA上传输被认为是通信的数据字节。
Acknowledge or Not Acknowledge Bit
应答位用来告诉发送者字节已经接收到。设备接收到数据需要应答每个字节，包括地址字节。在这个
时刻，发送数据的总线设备停止驱动SDA线并且SDA线被拉高。不应答
做任何事。应答一个字节，接收设备需要把SDA拉低。
一个字节，接收设备不需要
一个接收从设备不需要应答，如果从设备不是寻址的设备或者设备不能处理接收的字节。主设备不应
答，如果主设备在接收中并且想结束通信。如果遇到不应答。设备传输数据需要产生一个停止位。
Stop Condition
SDA从低状态转换到高状态，而且SCL保持高。这个结束I2C通信。
3.尺寸、引脚
WF5803F Miniature Variometer Module
图X WF5803F 尺寸、引脚
备注：
1.所有尺寸单位为mm。
2.尺寸公差为 +/-0.1mm。
4.包装
图X 塑料管包装
