logo
搜索
我的图书馆

发文章

发文工具

其他工具

留言交流
搜索
分享

STM32操作24位AD转换器AD7799芯片

 ZLM_图书馆 2014-07-04


　　AD7799是早些前ADI公司推出的一款高精度低速24位ADC器件，主要应用于低功耗精密测量场合。最近开发与气压检测相关的产品，选择了这个芯片，经过PCB的合理布线，感觉这颗芯片的效果还不错。

　　AD7799内部数字部分和模拟部分的供电是分开的，数字部分由DVCC供电，模拟部分由AVCC供电，经过实验，在只有DVCC而不加AVCC的时候芯片的数字接口部分是可以工作的，这样就可以把AIN3+和AIN3-作为数字信号来启动模拟电源输出AVCC，不知道这样描述是否清楚，主要是为低功耗和省电考虑。

　　AD7799内部有三个差分通道，可以分别配置成为差分模式和单端模式，在单端模式下需要保证AINx(+)电压高于AIN(-)电压，否则转换结果为零，这很显然。差分模式下实际上的量化等级只有2的23次方，因为有一位做了符号位，在差分方式下应当注意24位值的符号位处理，应当将其扩展到第32位，做为一个字来处理。

　　芯片内部有一个增益可编程的放大器，可以设定增益为1/2//4/8/16/32/64/128倍增益。经本人实际使用其增益还比较精确，只是在高增益时实际测量的值偏差变大。由于分辨率太高，轻微的信号波动和引线布局都对转换结果影响较大，所以在使用前需要对通道进行零度和满度校准。

　　零度校准时，芯片内部将差分通道的两个输入端内部短接，这时得到一个转换值存放于内部对应通道的零度偏差寄存器中，满度校准时，芯片内部将两个输入端接到参考电压上，这时得到的转换值存放于内部相应通道的满度寄存器中。至于系统误差校准，这个没做研究。

　　利用STM32的SPI接口与相连接，非常完美，它的SPI不以CS线的上升沿做为结束同步标志，CS线仅仅只是做为片选使用，STM32可以工作于硬件CS管理模式。每个字节都可以有CS的复位、置位变化，也可以多个字节只有一次cS的复位、置位变化，很灵活，我还是采用了软件管理CS线的方式。

　　编程时，需要特别注意SPI的模式，它的特点（看AD7799的DS中给出的时序图）是SCLK在空闲时保持高电平，数据在SCLK半个周期之后送到MOSI线上，与一般器件的SPI时序有所不同，当然这也是标准SPI时序之后，只是一般器件不采用这种方式。以下是STM32单片机的SPI配置，我用到的是SPI2：

 

  1. //SPI2配置  
  2.     RCC->APB1ENR|=RCC_APB1ENR_SPI2EN;      
  3.     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  
  4.     SPI2->CR1|=SPI_CR1_SPE;    


　　这里面需要注意的是CPHA位和SPOL位都需要置位，以便产生和AD7799相符的SPI时序。

　　以下是AD7799的寄存器的读写过程，对于这些宏定义或是位定义，就不列出其原始定义的，都是相当简单的定义：

　　

  1. /*--------------------------------------------------------- 
  2.  Func: AD7799读取寄存器数据 
  3.  Time: 2012-3-29 
  4.  Ver.: V1.0 
  5.  Note: 
  6. ---------------------------------------------------------*/  
  7. void AD7799_ReadReg(uint8 RegAddr,uint8 *Buffer,uint8 Length)  
  8. {  
  9.     ADC_SPI_CS_CLR  
  10.     RegAddr|=ADC_OP_READ;  
  11.     ADC_WriteBytes(&RegAddr,1);  
  12.     ADC_ReadBytes(Buffer,Length);  
  13.     ADC_SPI_CS_SET  
  14. }  
  15.   
  16.   
  17. /*--------------------------------------------------------- 
  18.  Func: AD7799写入寄存器数据 
  19.  Time: 2012-3-29 
  20.  Ver.: V1.0 
  21.  Note: 
  22. ---------------------------------------------------------*/  
  23. void AD7799_WriteReg(uint8 RegAddr,uint8 *Buffer,uint8 Length)  
  24. {  
  25.     uint8 Cmd;  
  26.     ADC_SPI_CS_CLR  
  27.     RegAddr|=ADC_OP_WRITE;  
  28.     ADC_WriteBytes(&RegAddr,1);  
  29.     ADC_WriteBytes(Buffer,Length);  
  30.     ADC_SPI_CS_SET  
  31. }  

　　先写AD7799所谓的COMMUNICATION寄存器，这个寄存器实际上是指每次完整的操作第一个写入的数据字节。下面是判断器件是否内部处于忙状态的代码，实际上是通过不断查询SPI_MISO这根线上的电压来判断的，可以采用中断方式，详看AD7799的DS说明：

　　

  1. /*--------------------------------------------------------- 
  2.  Func: AD7799忙判断 
  3.  Time: 2012-3-29 
  4.  Ver.: V1.0 
  5.  Note: 0/OK >0/ERROR,timeout 
  6. ---------------------------------------------------------*/  
  7. uint8 AD7799_WaitBusy()  
  8. {  
  9.     uint16 i;  
  10.     ADC_SPI_CS_CLR  
  11.     i=0;  
  12.     while(ADC_RDY_DAT>0){  
  13.     　　　i++; if(i>2000)return 1;  
  14.     }  
  15.     ADC_SPI_CS_SET  
  16.     return 0;  
  17. }  

　　为防止器件异常，这里加入的操时，应根据实际情况考虑操时量。以下为通道的校准代码：

　　

  1. /*--------------------------------------------------------- 
  2.  Func: AD7799通道内部校准 
  3.  Time: 2012-3-29 
  4.  Ver.: V1.0 
  5.  Note: 0/OK >0/Error 
  6. ---------------------------------------------------------*/  
  7. uint8 AD7799_Calibrate(uint8 CHx,uint8 Gain)  
  8. {  
  9.     uint8 R,Cmd[2];   
  10.     Cmd[0]=0x10|Gain;  
  11.     Cmd[1]=0x10|CHx;  
  12.     AD7799_WriteReg(ADC_REG_CONFIG,Cmd,2);  //设置配置寄存器  
  13.     Cmd[0]=0x80;  
  14.     Cmd[1]=0x0F;  
  15.     AD7799_WriteReg(ADC_REG_MODE,Cmd,2);    //进行内部零度校准  
  16.     R|=AD7799_WaitBusy();               //等待校准完成  
  17.     Cmd[0]=0xA0;  
  18.     Cmd[1]=0x0F;                          
  19.     AD7799_WriteReg(ADC_REG_MODE,Cmd,2);    //进行内部零度校准  
  20.     R|=AD7799_WaitBusy();               //等待校准完成  
  21.     return R;  
  22. }  

　　这里进行了单根性转换设置，当然可以改成差分方式。以下为器件初始化方法：

　　

  1. /*--------------------------------------------------------- 
  2.  Func: AD7799复位 
  3.  Time: 2012-3-29 
  4.  Ver.: V1.0 
  5.  Note: 0/OK >0/Error 
  6. ---------------------------------------------------------*/  
  7. void AD7799_Reset()  
  8. {  
  9.     uint8 Cmd[4]={0xFF,0xFF,0xFF,0xFF};  
  10.     ADC_SPI_CS_CLR  
  11.     ADC_WriteBytes(Cmd,4);  
  12.     ADC_SPI_CS_SET  
  13. }  

　　
　　

  1. /*--------------------------------------------------------- 
  2.  Func: AD7799初始化 
  3.  Time: 2012-3-29 
  4.  Ver.: V1.0 
  5.  Note: 0/OK >0/Error 
  6. ---------------------------------------------------------*/  
  7. uint8 AD7799_Init(uint8 Gain)  
  8. {  
  9.     uint8 ID,Cmd[2];  
  10.     AD7799_Reset();  
  11.     Wrtos_TaskDelay(10);  
  12.     AD7799_ReadReg(ADC_REG_ID,&ID,1);               //读取器件ID  
  13.     if((ID==0xFF)||(ID==0x00))return 1;  
  14.     AD7799_Calibrate(ADC_CON_CH1,Gain);             //通道1校准  
  15.     AD7799_Calibrate(ADC_CON_CH2,Gain);             //通道2校准  
  16.     //AD7799_Calibrate(ADC_CON_CH3,Gain);           //通道3校准   
  17.     Cmd[0]=S6|S5|S4;  
  18.     AD7799_WriteReg(ADC_REG_IO,Cmd,1);  
  19.     return 0;  
  20. }  


　　以上初始化时对器件ID号做了大致有效性检测，并对通道1和通道2分别做了校准，另外初始化AIN3通道为通用的IO口输出。以下为启动通道测量和读数据方法，如果在启动测量中指定采用单次模式，则每次采样都需要进行Start和Read，这样才能得到结果。如果在启动测量中指定采用连续转换模式，则只需要启动Start，之后只需要不断Read即可，这点请细看AD7799的采样模式那章，有详述，建议看英文的，也比较好懂。

　　

  1. /*--------------------------------------------------------- 
  2.  Func: AD7799开始转换 
  3.  Time: 2012-3-29 
  4.  Ver.: V1.0 
  5.  Note: 
  6. ---------------------------------------------------------*/  
  7. void AD7799_Start(uint8 CovChx,uint8 CovGain,uint8 CovRate,uint8 CovMode)  
  8. {  
  9.     uint8 Cmd[2];     
  10.     Cmd[0]=0x10|CovGain;  
  11.     Cmd[1]=0x10|CovChx;  
  12.     AD7799_WriteReg(ADC_REG_CONFIG,Cmd,2);  
  13.     Cmd[0]=CovMode;  
  14.     Cmd[1]=CovRate;  
  15.     AD7799_WriteReg(ADC_REG_MODE,Cmd,2);  
  16. }  
  17.   
  18.   
  19. /*--------------------------------------------------------- 
  20.  Func: AD7799读取转换结果 
  21.  Time: 2012-3-29 
  22.  Ver.: V1.0 
  23.  Note: 
  24. ---------------------------------------------------------*/  
  25. uint32 AD7799_Read()  
  26. {  
  27.     uint8  Cmd[4];  
  28.     uint32 D;  
  29.     Cmd[0]=0;  
  30.     AD7799_ReadReg(ADC_REG_DATA,&Cmd[1],3);  
  31.     D=TTS_D32FromArray(Cmd,1);  
  32.     return D;  
  33. }  


 

　　实际的应用，连续模式下如下代码所示：

　　

  1. AD7799_Init(ADC_CON_GAIN1);   
  2. AD7799_Start(ADC_CON_CH1,ADC_CON_GAIN1,0x0F,ADC_MODE_CONTINUOUS);     
  1. while(1){  
  1. AD7799_WaitBusy();  
  2. Val=AD7799_Read();  
  3. F=(Val>>5);  
  4. F=(f32)(F*5000/33554.432);  
  5. TTS_StringFromNumber(Buf,F,'D',6);  
  6. L=TTS_StringAppend(Buf,"uV \n");  
  7. USART1_WriteDatas(Buf,L,0);   

　　以上代码通过配置AD7799为连续转换模式，不断读取转换结果并送到串口上，通过PC机显示，以下为实际的采样结果，实际上是加了一个340uV左右的信号。

　　

 

　　

    本站是提供个人知识管理的网络存储空间，所有内容均由用户发布，不代表本站观点。请注意甄别内容中的联系方式、诱导购买等信息，谨防诈骗。如发现有害或侵权内容，请点击一键举报。
    转藏 分享 献花（0）

    来自： ZLM_图书馆 > 《EDA》

    举报/认领

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多