STM32操作24位AD轉(zhuǎn)換器AD7799芯片
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AD7799是早些前ADI公司推出的一款高精度低速24位ADC器件，主要應(yīng)用于低功耗精密測量場合。最近開發(fā)與氣壓檢測相關(guān)的產(chǎn)品，選擇了這個(gè)芯片，經(jīng)過PCB的合理布線，感覺這顆芯片的效果還不錯(cuò)。
AD7799內(nèi)部數(shù)字部分和模擬部分的供電是分開的，數(shù)字部分由DVCC供電，模擬部分由AVCC供電，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，在只有DVCC而不加AVCC的時(shí)候芯片的數(shù)字接口部分是可以工作的，這樣就可以把AIN3+和AIN3-作為數(shù)字信號(hào)來啟動(dòng)模擬電源輸出AVCC，不知道這樣描述是否清楚，主要是為低功耗和省電考慮。
AD7799內(nèi)部有三個(gè)差分通道，可以分別配置成為差分模式和單端模式，在單端模式下需要保證AINx(+)電壓高于AIN(-)電壓，否則轉(zhuǎn)換結(jié)果為零，這很顯然。差分模式下實(shí)際上的量化等級(jí)只有2的23次方，因?yàn)橛幸晃蛔隽朔?hào)位，在差分方式下應(yīng)當(dāng)注意24位值的符號(hào)位處理，應(yīng)當(dāng)將其擴(kuò)展到第32位，做為一個(gè)字來處理。
芯片內(nèi)部有一個(gè)增益可編程的放大器，可以設(shè)定增益為1/2//4/8/16/32/64/128倍增益。經(jīng)本人實(shí)際使用其增益還比較精確，只是在高增益時(shí)實(shí)際測量的值偏差變大。由于分辨率太高，輕微的信號(hào)波動(dòng)和引線布局都對轉(zhuǎn)換結(jié)果影響較大，所以在使用前需要對通道進(jìn)行零度和滿度校準(zhǔn)。
零度校準(zhǔn)時(shí)，芯片內(nèi)部將差分通道的兩個(gè)輸入端內(nèi)部短接，這時(shí)得到一個(gè)轉(zhuǎn)換值存放于內(nèi)部對應(yīng)通道的零度偏差寄存器中，滿度校準(zhǔn)時(shí)，芯片內(nèi)部將兩個(gè)輸入端接到參考電壓上，這時(shí)得到的轉(zhuǎn)換值存放于內(nèi)部相應(yīng)通道的滿度寄存器中。至于系統(tǒng)誤差校準(zhǔn)，這個(gè)沒做研究。
利用STM32的SPI接口與相連接，非常完美，它的SPI不以CS線的上升沿做為結(jié)束同步標(biāo)志，CS線僅僅只是做為片選使用，STM32可以工作于硬件CS管理模式。每個(gè)字節(jié)都可以有CS的復(fù)位、置位變化，也可以多個(gè)字節(jié)只有一次cS的復(fù)位、置位變化，很靈活，我還是采用了軟件管理CS線的方式。
編程時(shí)，需要特別注意SPI的模式，它的特點(diǎn)（看AD7799的DS中給出的時(shí)序圖）是SCLK在空閑時(shí)保持高電平，數(shù)據(jù)在SCLK半個(gè)周期之后送到MOSI線上，與一般器件的SPI時(shí)序有所不同，當(dāng)然這也是標(biāo)準(zhǔn)SPI時(shí)序之后，只是一般器件不采用這種方式。以下是STM32單片機(jī)的SPI配置，我用到的是SPI2：
//SPI2配置
RCC->APB1ENR|=RCC_APB1ENR_SPI2EN;
SPI2->CR1=SPI_CR1_MSTR|SPI_CR1_CPOL|SPI_CR1_CPHA|SPI_CR1_BR_0|SPI_CR1_SSM|SPI_CR1_SSI;//8位模式
SPI2->CR1|=SPI_CR1_SPE;
這里面需要注意的是CPHA位和SPOL位都需要置位，以便產(chǎn)生和AD7799相符的SPI時(shí)序。
以下是AD7799的寄存器的讀寫過程，對于這些宏定義或是位定義，就不列出其原始定義的，都是相當(dāng)簡單的定義：
/*---------------------------------------------------------
Func:AD7799讀取寄存器數(shù)據(jù)
Time:2012-3-29
Ver.:V1.0
Note:
---------------------------------------------------------*/
voidAD7799_ReadReg(uint8RegAddr,uint8*Buffer,uint8Length)
{
ADC_SPI_CS_CLR
RegAddr|=ADC_OP_READ;
ADC_WriteBytes(&RegAddr,1);
ADC_ReadBytes(Buffer,Length);
ADC_SPI_CS_SET
}
/*---------------------------------------------------------
Func:AD7799寫入寄存器數(shù)據(jù)
Time:2012-3-29
Ver.:V1.0
Note:
---------------------------------------------------------*/
voidAD7799_WriteReg(uint8RegAddr,uint8*Buffer,uint8Length)
{
uint8Cmd;
ADC_SPI_CS_CLR
RegAddr|=ADC_OP_WRITE;
ADC_WriteBytes(&RegAddr,1);
ADC_WriteBytes(Buffer,Length);
ADC_SPI_CS_SET
}
先寫AD7799所謂的COMMUNICATION寄存器，這個(gè)寄存器實(shí)際上是指每次完整的操作第一個(gè)寫入的數(shù)據(jù)字節(jié)。下面是判斷器件是否內(nèi)部處于忙狀態(tài)的代碼，實(shí)際上是通過不斷查詢SPI_MISO這根線上的電壓來判斷的，可以采用中斷方式，詳看AD7799的DS說明：
/*---------------------------------------------------------
Func:AD7799忙判斷
Time:2012-3-29
Ver.:V1.0
Note:0/OK>0/ERROR,timeout
---------------------------------------------------------*/
uint8AD7799_WaitBusy()
{
uint16i;
ADC_SPI_CS_CLR
i=0;
while(ADC_RDY_DAT>0){
i++;if(i>2000)return1;
}
ADC_SPI_CS_SET
return0;
}
為防止器件異常，這里加入的操時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況考慮操時(shí)量。以下為通道的校準(zhǔn)代碼：
/*---------------------------------------------------------
Func:AD7799通道內(nèi)部校準(zhǔn)
Time:2012-3-29
Ver.:V1.0
Note:0/OK>0/Error
---------------------------------------------------------*/
uint8AD7799_Calibrate(uint8CHx,uint8Gain)
{
uint8R,Cmd[2];
Cmd[0]=0x10|Gain;
Cmd[1]=0x10|CHx;
AD7799_WriteReg(ADC_REG_CONFIG,Cmd,2);//設(shè)置配置寄存器
Cmd[0]=0x80;
Cmd[1]=0x0F;
AD7799_WriteReg(ADC_REG_MODE,Cmd,2);//進(jìn)行內(nèi)部零度校準(zhǔn)
R|=AD7799_WaitBusy();//等待校準(zhǔn)完成
Cmd[0]=0xA0;
Cmd[1]=0x0F;
AD7799_WriteReg(ADC_REG_MODE,Cmd,2);//進(jìn)行內(nèi)部零度校準(zhǔn)
R|=AD7799_WaitBusy();//等待校準(zhǔn)完成
returnR;
}
這里進(jìn)行了單根性轉(zhuǎn)換設(shè)置，當(dāng)然可以改成差分方式。以下為器件初始化方法：
/*---------------------------------------------------------
Func:AD7799復(fù)位
Time:2012-3-29
Ver.:V1.0
Note:0/OK>0/Error
---------------------------------------------------------*/
voidAD7799_Reset()
{
uint8Cmd[4]={0xFF,0xFF,0xFF,0xFF};
ADC_SPI_CS_CLR
ADC_WriteBytes(Cmd,4);
ADC_SPI_CS_SET
}
/*---------------------------------------------------------
Func:AD7799初始化
Time:2012-3-29
Ver.:V1.0
Note:0/OK>0/Error
---------------------------------------------------------*/
uint8AD7799_Init(uint8Gain)
{
uint8ID,Cmd[2];
AD7799_Reset();
Wrtos_TaskDelay(10);
AD7799_ReadReg(ADC_REG_ID,&ID,1);//讀取器件ID
if((ID==0xFF)||(ID==0x00))return1;
AD7799_Calibrate(ADC_CON_CH1,Gain);//通道1校準(zhǔn)
AD7799_Calibrate(ADC_CON_CH2,Gain);//通道2校準(zhǔn)
//AD7799_Calibrate(ADC_CON_CH3,Gain);//通道3校準(zhǔn)
Cmd[0]=S6|S5|S4;
AD7799_WriteReg(ADC_REG_IO,Cmd,1);
return0;
}
以上初始化時(shí)對器件ID號(hào)做了大致有效性檢測，并對通道1和通道2分別做了校準(zhǔn)，另外初始化AIN3通道為通用的IO口輸出。以下為啟動(dòng)通道測量和讀數(shù)據(jù)方法，如果在啟動(dòng)測量中指定采用單次模式，則每次采樣都需要進(jìn)行Start和Read，這樣才能得到結(jié)果。如果在啟動(dòng)測量中指定采用連續(xù)轉(zhuǎn)換模式，則只需要啟動(dòng)Start，之后只需要不斷Read即可，這點(diǎn)請細(xì)看AD7799的采樣模式那
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