STM32——软件SPI控制AD7705

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一、AD7705简介

    AD7705为差分输入的16位ADC，拥有两组差分输入通道。自带可编程增益，增益可在1到128调节。支持SPI接口。

    AD7705功能框图如图所示：

    AD7705的主要寄存器有通信寄存器（Communication Register）、时钟寄存器（Clock Register）、建立寄存器（Setup Register ）和数据寄存器（Data Register）。在这些寄存器中，只有数据寄存器是16位的。

    通信寄存器负责寄存器寻址、读写控制、通道选择等。设置通信寄存器为0x20时，表示为写命令模式，并指向时钟寄存器，选择AIN1(+),AIN1(-)作为输入通道。

    时钟寄存器负责时钟分频、输出速率选择等。设置时钟寄存器为0x07时，表示不分频主时钟（由于使用的主时钟为2.4576MHz，不用分频，使用4.9152MHz作为主时钟时需要分频），输出速率为500Hz。AD7705的最大输出速率为500Hz，2ms输出一个有效数据，因此只试用与低频信号的采样。

    建立寄存器负责ADC模式、增益选择、缓冲输出、数字滤波等。设置建立寄存器为0x40时，表示设置增益为1，差分输入模式，无输出缓冲，无数字滤波。

二、AD7705控制

    AD7705的控制就是对上述的几个寄存器进行操作，以什么样的循序来操作呢？

    首先，对通信寄存器操作，设置通道，并选择时钟寄存器，作为下一个操作目标，通信寄存器命令执行完毕后就会连线到时钟寄存器，再输入操作时钟寄存器的命令。此时，AD7705的地址指针又指向了通信寄存器，因此，操作建立寄存器，就需要再次对通信寄存器操作，选择到建立寄存器，再对建立寄存器操作。这三个寄存器操作完成后，就完成了对AD7705的初始化，之后转换完成信号DRDY有效，发送读取数据命令，读取数据寄存器值。

    初始化：通信寄存器->时钟寄存器->通信寄存器->建立寄存器

    读取：等待DRDY为低电平->发送读取数据命令->读取数据

三、软件SPI

    AD7705读写SPI操作时序如图所示：

    从SPI时序中可以看到，SCLK在空闲时为高电平，且在SCLK的第二个边沿采样数据，因此此SPI的模式为CPOL=1，CPHA=1。

    软件SPI代码如下所示：

/* 软件SPI CPOL = 1 ,空闲状态为高电平 CPHA = 1 ,在第二个边沿采样 */ //AD7705写数据 void Writetoreg(uint8_t byteword) { uint8_t i; AD7705_CS_Pin_RESET; //片选 for(i=0;i<8;i++) { if(byteword & 0x80) AD7705_DIN_Pin_SET; else AD7705_DIN_Pin_RESET; byteword <<= 1; AD7705_SCLK_Pin_RESET; __NOP(); //以72MHz系统时钟计算，大概延时时间在10ns-20ns __NOP(); __NOP(); __NOP(); __NOP(); AD7705_SCLK_Pin_SET; __NOP(); __NOP(); __NOP(); __NOP(); __NOP(); } AD7705_SCLK_Pin_SET; //空闲 AD7705_DIN_Pin_SET; AD7705_CS_Pin_SET; } //AD7705读数据 uint16_t Read(void) { uint8_t i; uint16_t data = 0x00; AD7705_CS_Pin_RESET; //片选 for(i=0;i<16;i++) { AD7705_SCLK_Pin_RESET; __NOP(); __NOP(); __NOP(); __NOP(); __NOP(); AD7705_SCLK_Pin_SET; __NOP(); __NOP(); __NOP(); __NOP(); __NOP(); data <<= 1; if( AD7705_DOUT_Pin_State ) data |= 0x01; } AD7705_SCLK_Pin_SET; //空闲 AD7705_CS_Pin_SET; return data; } 

    代码中的__NOP()是为了满足AD7705对SPI时间间隔的要求，而增加的延时。

四、AD7705初始化与数据读取代码

    使用HAL函数库，代码如下所示：

/* AD7705初始化 设置输入差分端口、时钟、增益等 */ void AD7705_Init(void) { uint8_t i; HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,AD7705_CS_Pin|AD7705_SCLK_Pin,GPIO_PIN_SET); Writetoreg(0x20); //向通信寄存器写入数据。选择下一个操作的寄存器为时钟寄存器，选择AIN1+/AIN1-数据通道 Writetoreg(0x07); //向时钟寄存器写入数据。接入的外部时钟为2.4576MHz,使能时钟，不对其分频，输出速率为500Hz Writetoreg(0x10); //向通信寄存器写入数据。选择下一个操作的寄存器为配置寄存器，选择AIN1+/AIN1-数据通道 Writetoreg(0x40); //向配置寄存器写入数据。增益为1，差分模式，缓冲输出关闭 HAL_Delay(1); } /* 读取AD7705输出的16为数据 */ uint16_t AD7705_GetData(void) { uint16_t AD7705_data; while( AD7705_DRDY_Pin_State ); //等待DRDY为低电平 Writetoreg(0x38); //向通信寄存器写入数据。定位到数据寄存器，并设置为读模式。 AD7705_data = Read(); }