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标题: MSP430程序库<六>通过SPI操作AD7708 [打印本页]

作者: leixiaofeng 时间: 2015-5-29 21:04
标题: MSP430程序库<六>通过SPI操作AD7708
AD7708是16位的&Sigma;-&Delta;型AD转换芯片，在低频应用中，AD7708可以作为单电源供电的完整前端。AD7708内部含有一个PGA（可编程增益放大器），可以完成对信号的放大；PGA范围是20-28八档可编程，当取参考电压2.5v时可以测量量程20mv到2.56v的电压。AD7708和AD7718引脚功能完全一样，只是位数AD7718是24位的，若用7718，只需改动少部分的程序，16位的部分改成24位即可。AD7708是通过SPI接口通信的；程序使用前一篇实现的SPI程序与AD芯片通信，可以作为SPI详细的使用示例。

硬件介绍：硬件主要是MSP430的SPI接口和AD7708芯片的说用说明。
msp430的SPI接口：支持主机模式和从机模式，且始终的极性和相位可调，在于AD转换芯片通信的时候，需要极性一致。有关msp430的SPI的详细介绍，参考：MSP430程序库<五>SPI同步串行通信。
AD7718 的外部引脚有28 个。按性质主要分为模拟、数字两个部分。模拟部分引脚有模拟输入、参考电压输入和模拟电源三类。模拟输入引脚可以配置为8通道或10通道的伪差分输入，他们共同参考AINCOM端。
数字部分引脚有 SPI 接口、数据就绪、通用I/O 口和数字电源四类。SPI 接口的4 根标准信号线分别是片选信号CS 、串行时钟输入SCLK、串行数据输入DIN 和串行数据输出DOUT。当AD7718接在SPI 总线上时是从器件，从引脚CS 输入低电平信号使能AD7718。数据就绪RDY 是一个低电平有效的输出引脚。当所选通道数据寄存器中有有效数据时，输出低电平信号；数据被读出后，输出高电平。AD7718 的通用I/O 口是2 个一位口P1 和P2。它们既可配置成输入也可配置成输出，单片机通过SPI 口读写AD7718 片内相关寄存器实现对P1 和P2 的操作。它们扩展了单片机的I/O 接口能力。
AD7718 的模拟电源和数字电源是分别供电的，都既可以采用+3V 供电，也可以采用+5V 供电。但必须一致，要么都用+3V，要么都用+5V。
AD7708和AD7718是通过一组片内寄存器控制和配置的。这些寄存器的第一个是通信寄存器，它是用来控制转换器的所有操作。这些部件的所有通信必须先写通信寄存器指定要执行的下一个操作。上电或复位后，设备默认等待写通信寄存器。 STATUS寄存器包含转换器的操作条件的有关信息。 STATUS寄存器是只读寄存器。模式寄存器用于配置转换模式，校准，斩波（chop）启用/禁用，参考电压选择，通道配置和伪差分AINCOM模拟输入操作时的缓冲或无缓冲。模式寄存器是一个读/写寄存器。 ADC控制寄存器是一个读/写寄存器，用来选择活动的通道和编码输入范围和双极性/单极性操作。I/O控制寄存器是一个读/写寄存器，用于配置了2个I/O端口的操作。滤波寄存器是一个读/写寄存器，用于编码转换器的数据更新率。 ADC数据寄存器是一个只读寄存器，它包含在所选通道上的一个数据转换的结果。 ADC的失调寄存器读/写寄存器包含偏移校准数据。有五个偏移寄存器，每个全差分输入通道之一。当配置为伪差分输入模式下的通道共用偏移寄存器。 ADC增益寄存器是读/写寄存器，包含增益校准数据。有5个ADC增益寄存器，每个全差分输入通道之一。当配置为伪差分输入模式通道共享增益寄存器。该ADC包含工厂使用的测试寄存器，用户应不改变这些寄存器的操作条件。 ID寄存器是一个只读寄存器，用于硅识别目的。
我用的硬件连线方式：430的P3.0接AD7708的CS端，P3.1-P3.2接对应的AD芯片的SPI口；RDY信号没有接；所以，程序使用的是查询方式，等待STATUS寄存器的RDY位指示转换完成。
有关AD7708的详细信息可以参考它的datasheet；另外我对数据手册的寄存器部分和程序流程的部分进行了翻译，如果需要，可以在本博客底部的附件中下载。
程序实现：首先是对AD7708的读写寄存器函数，AD7708的每次操作都以写通信寄存器开始，通过这一步，指示下一步将进行什么操作；有关寄存器每一位的意义，参考附件(博客结尾)中的AD7708-寄存器
写入寄存器：
void AD7708WriteRegister(char addr,long dat){ SpiWriteData(addr);    //写通信寄存器，通知下个操作：写addr寄存器 if(IsLong[addr])       //如果是16位寄存器, 7718则24位若移植要改if内语句 {       SpiWriteData(dat>>8); } SpiWriteData(0xFF&dat);    //写入低位数据} 寄存器地址，可以查阅datasheet或我翻译的那部分；IsLong字符数组指示对应的寄存器是8位还是16位的：
char IsLong[16] = {0,0,0,0,1,1,1,0,0,0,0,0,1,1,0,0}; 读取寄存器：
long AD7708ReadRegister(char addr){ char h = 0,l = 0;          //高低字节数据 SpiWriteData(0x40|addr); //写通信寄存器，通知下个操作：读addr寄存器 if(IsLong[addr]) {       h = SpiWriteData(0xFF); } l = SpiWriteData(0xFF); return ((unsigned int)h<<8)|l;} SPI解释：430是SPI主机模块，当发送的时候，同时，另外一个时钟沿采样接收，所以，每次发送完成后的半个周期，均可得到读出的数据；所以SpiWriteData函数写入的同时返回同时收到的字符。发送0xFF即是为提供读取即将到来的数据提供时钟，详细可以参考上一篇的注意事项部分（刚更新的）。
读取结果数据：
long AD7708ReadResultData(){ while((AD7708ReadRegister(0x00)&0x80)==0); //等待转换完成 returnAD7708ReadRegister(0x04);} 等待STATUS的RDY位变高(AD数据转换更新完成)，读取data寄存器的内容。
校准：校准的过程在datasheet中有详细的流程图；可以参考datasheet或者附件中的AD7708-寄存器，这个子函数只完成一个通道的校准，通道地址有参数输入，方便调用：
void AD7708Cal(char channel){ adccon = (adccon&0x0f)|(channel<<4); mode = (mode&0xf8)|0x04;             //内部0校准 AD7708WriteRegister(0x02,adccon);    //ADC控制寄存器，channel通道 AD7708WriteRegister(0x01,mode);       //模式寄存器 while((AD7708ReadRegister(0x01)&0x07)!=0x01); //等待校准完成       mode = (mode&0xf8)|0x05;             //内部满标度校准 AD7708WriteRegister(0x01,mode);       //模式寄存器 while((AD7708ReadRegister(0x01)&0x07)!=0x01); //等待校准完成} adccon是程序记录的前一次输入的ADCCON寄存器的内容，mode是程序记录的上一次输入的MODE寄存器的内容，因为串口读取需要时间，为了获取更快的速度，程序记录了这两个变量，以供使用。通道地址参考datasheet，或附件中的文档。
初始化：
void AD7708Init(char chop){
P3DIR|=BIT0;
P3OUT&=~BIT0;                         //CS选中
      //主机模式，115200,8位数据位，三线模式，时钟模式1（具体见spi.c） SpiMasterInit(115200,8,3,1);       //时钟不是准确的115200（具体见spi.c） _EINT();                         //开中断，spi读写程序要需要中断       charfilter; adccon = 0x0f; if(chop == 0) {       filter = 0x03;                //滤波寄存器设为最小值，可以更改       mode = 0x91;                   //斩波禁止，10通道，无缓冲，空闲模式 } else {       filter = 0x0D;                //滤波寄存器设为最小值，可以更改       mode = 0x11;                   //斩波启用，10通道，无缓冲，空闲模式 }       AD7708WriteRegister(0x07,0x00);    //IO寄存器，不用== AD7708WriteRegister(0x03,filter); //滤波寄存器 AD7708WriteRegister(0x02,0x0F);    //ADC控制寄存器，0通道，单极性 AD7708WriteRegister(0x01,mode);    //模式寄存器 if(chop == 0)       for(int i = 0; i<5;i++)       {          //校准，因只有5个失调寄存器，多的就会覆盖之前的，只校准5个即可          AD7708Cal(5);       }       _DINT();} 初始化制引入了斩波这一个参数，其他的均使用固定的参数：10通道伪差分、单极性、无缓冲、滤波寄存器设为斩波或禁止斩波时候的最快速度，需要的话可以自行修改。SPI初始化之后开中断，目的是向AD写内容以初始化AD。初始化完成后关中断，为了让程序库的初始化后一致，但调用这个函数后，需要开中断，才能正常使用AD采样的其它函数。
采样启动：本程序只支持了单词采样的开始，若需要连续模式的，可以自行实现（比较容易实现：只需更改寄存器的值即可）：
void AD7708Start(char channel){ adccon = (adccon&0x0f)|(channel<<4); mode = (mode&0xf8)|0x02; AD7708WriteRegister(0x02,adccon); AD7708WriteRegister(0x01,mode);} 根据之前一次的控制寄存器和模式寄存器的设置，更改现在需要的值，写入相应寄存器即可。
到此，程序部分完成，需要扩展，可以自行添加。
使用说明：使用时，只需加入AD7708.c，文件包含AD7708.h，然后就可以正常使用本程序提供的函数；具体可以参考示例工程和其中的main.c文件。
long a;void main(){ // Stop watchdog timer to prevent time out reset WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; ClkInit(); AD7708Init(0); //禁止斩波 1时启用斩波 _EINT(); //开中断，程序需要用到SPI的中断；冲突，可以更改SPI函数 while(1) //串口测试 { AD7708Start(0); a = AD7708ReadResultData(); //读取AD采样后的结果 //电压计算方法：a*1.024*2.5(参考电压)/65535 a = AD7708ReadRegister(0); //去状态值，此处函数不需要用 }} AD7708的程序库（简化，其他需求可以自行添加：有读写寄存器的函数之后，添加其他功能比较简单）已经完成，

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