ADS8866 ADC转换芯片驱动调试

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目录

ADS8866 ADC转换芯片驱动调试

开发环境：

ADS8866功能简介

硬件连接

SPI3的软件驱动

ADS8866通讯时序分析

ADS8866驱动

ADS8866 ADC转换芯片驱动调试

开发环境：

主控芯片：STM32F103RCT6、ADS8866转换芯片、使用HAL库进行开发。

ADS8866功能简介

ADS8866是一款16位，100kSPS，单端输入，模数转换器 (ADC)。此器件以2.5V至5V的外部基准运行，从而在无需额外的信号调节情况下提供宽信号范围。此基准电压设置独立于，并且可超过，模拟电源电压(AVDD)。此器件提供一个SPI兼容串口，此串口也支持菊花链操作以实现多个器件级联。 此器件支持-0.1V至VREF + 0.1V范围的单极单端模拟输入。器件运行针对极低功耗运行进行了优化。功耗直接与速度成比例。这个特性使得ADS8866非常适合于低速应用。

以下链接是其详细的数据手册：

https://download.csdn.net/download/_/

硬件连接

我这边是使用STM32F103RCT6的SPI3与ADS8866进行通讯的。引脚对应如下：    stm32f103引脚 ADS8866引脚    PA15 CONVST作为片选引脚使用    PB3 SCLK时钟引脚    PB4 DOUT(MISO)    PB5 DIN(MOSI) 由于ADS8866分为三线模式和四线模式，我这边使用的是三线模式，即不使用DIN（MISO），硬件设计时可以根据ads8866的datesheet手册根据三线模式的要求将DIN引脚直接和DVDD相连使其保持高电平即可。    

SPI3的软件驱动

这里如何使用STM32CubeMX配置SPI3的驱动，可以自己查找相关的资料进行配置，这里不再配置，直接看程序框架及驱动代码。

主函数main程序架构： 

uint8_t ads8866_buf[2]; //用来存储ads8866发送来的数据     int main() {    HAL_Init();    SystemClock_Config();        MX_GPIO_Init(); //初始化GPIO,片选引脚CONVST    MX_SPI3_Init(); //初始化SPI3的相关引脚及配置SPI3        while(1)   {        get_ads8866_data(&hspi3,ads8866_buf); //stm32读取ads8866转换数据接口函数        HAL_Delay(2000);   } }

MX_GPIO_Init函数主要内容如下： 

MX_GPIO_Init(void) {    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();        GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_15;    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLDOWN;    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;    HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);    //这里将CONVST初始化为低电平是由ADS8866的通讯时序决定的，后面会说。    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_15,GPIO_PIN_RESET); }

MX_SPI3_Init函数主要内容如下： 

void MX_SPI3_Init(void) {          hspi3.Instance = SPI3;                      hspi3.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER;           //主模式    hspi3.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES;    hspi3.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT;   //8位帧结构    hspi3.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_LOW;   //SCLK的空闲状态为低电平    hspi3.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_2EDGE; //在SCLK的第2个跳变沿开始传输数据    hspi3.Init.NSS = SPI_NSS_SOFT;            hspi3.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_4; //4分频值 频率为36MHz/4 = 9MHz    hspi3.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB; //数据传输从MSB位开始    hspi3.Init.TIMode = SPI_TIMODE_DISABLE;                hspi3.Init.CRCCalculation = SPI_CRCCALCULATION_DISABLE;      hspi3.Init.CRCPolynomial = 7;                                if(HAL_SPI_Init(&hspi3) != HAL_OK)     {        Error_Handler();   } __HAL_SPI_ENABLE(&hspi3); }

其中：    时钟极性CPOL和时钟相位CPHA两项的设置依然是和ADS8866芯片的通讯时序有关，后面会说到。 

HAL_SPI_MspInit(SPI_HandleTypeDef * spiHandle)函数的主要内容如下： void HAL_SPI_MspInit(SPI_HandleTypeDef * spiHandle) {    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};    if(spiHandle->Instance == SPI3)   {        __HAL_RCC_SPI3_CLK_ENABLE();        __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();        //PB3--SCLK PB4--DOUT(MISO) PB5--DIN(MOSI)        GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_3 | GPIO_PIN_5;   GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;   GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;   HAL_GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);                GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_4;   GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;        GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;   HAL_GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);   } }

至此，SPI3的HAL库驱动就基本完成了，接着需要与ADS8866芯片进行通讯，来获取adc采集的数据。

ADS8866通讯时序分析

在进行ADS8866驱动开发前，我们需要阅读芯片的datesheet手册来确定通讯的时序。如下图是数据手册里的三线模式的通讯时序图：

根据数据手册及时序图，我们可以知道： 1、在三线模式下，CONVST引脚与DVDD引脚相连，并且将CONVST引脚作为片选引脚使用。 2、CONVST引脚的上升沿会使得DOUT进入三态的状态，并且开始与ads8866建立会话。 3、CONVST引脚由低变高后最少要持续t_conv-max的时间,这个参数为8.8微秒。 4、当建立会话的过程结束之后就进入传输数据的阶段。 5、在CONVST的下降沿，DOUT退出三态状态，ADS8866开始向外传输数据，数据传输从最高位开始。 6、之后的数据传输都是在SCLK的下降沿到来时进行传输。数据在SCLK的双边沿均有效。 7、将片选信号CONVST拉高或者在第16次SCLK时钟的下降沿到来之后DOUT将重新回到三态的状态。 除了以上信息，我们根据时序图还可以知道：    CONVST片选信号的初始状态为低电平。    SCLK时钟线的空闲状态为低电平。即时钟极性CPOL = 0。    在SCLK的第2个跳变沿（下降沿）开始传输数据，即时钟相位CPHA为1。 这三点对我们编写程序非常重要。

ADS8866驱动

经过以上对ADS8866芯片的时序分析之后，我们想要通过SPI通讯读取ADS8866芯片采集转换后的adc数据将十分简单。 具体程序代码如下：

//使用到的微秒级延时函数 void delay_us(uint32_t us) {    uint8_t i = 0;    while(us--)   {        i = 12;        while(i--);   } }

//获取ADS8866的转换数据 void get_ads8866_data(SPI_HandleTypeDef *hspi,uint8_t *buf) {    //建立会话    ADC_CS3_HIGH; //片选信号初始化为低，在DIN为高的时候，片选信号给个上升沿开始与adc芯片建立会话    delay_us(10); //片选信号拉高后的持续时间要超过8.8微秒    //传输数据    ADC_CS3_LOW; //片选信号拉低开始传输数据    HAL_SPI_Receive(hspi,buf,2,100); //接收ADS8866发送的2字节数据到buf缓存中 }