STM32操作24位AD转换器AD7799芯片

　　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：

 

//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;	

　　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：

　　

/*---------------------------------------------------------
 Func: AD7799读取寄存器数据
 Time: 2012-3-29
 Ver.: V1.0
 Note:
---------------------------------------------------------*/
void AD7799_ReadReg(uint8 RegAddr,uint8 *Buffer,uint8 Length)
{
	ADC_SPI_CS_CLR
	RegAddr|=ADC_OP_READ;
	ADC_WriteBytes(&RegAddr,1);
	ADC_ReadBytes(Buffer,Length);
	ADC_SPI_CS_SET
}


/*---------------------------------------------------------
 Func: AD7799写入寄存器数据
 Time: 2012-3-29
 Ver.: V1.0
 Note:
---------------------------------------------------------*/
void AD7799_WriteReg(uint8 RegAddr,uint8 *Buffer,uint8 Length)
{
	uint8 Cmd;
	ADC_SPI_CS_CLR
	RegAddr|=ADC_OP_WRITE;
	ADC_WriteBytes(&RegAddr,1);
	ADC_WriteBytes(Buffer,Length);
	ADC_SPI_CS_SET
}

　　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：

　　

/*---------------------------------------------------------
 Func: AD7799忙判断
 Time: 2012-3-29
 Ver.: V1.0
 Note: 0/OK >0/ERROR,timeout
---------------------------------------------------------*/
uint8 AD7799_WaitBusy()
{
	uint16 i;
	ADC_SPI_CS_CLR
	i=0;
	while(ADC_RDY_DAT>0){
	　　　i++; if(i>2000)return 1;
	}
	ADC_SPI_CS_SET
	return 0;
}

　　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：

　　

/*---------------------------------------------------------
 Func: AD7799通道内部校准
 Time: 2012-3-29
 Ver.: V1.0
 Note: 0/OK >0/Error
---------------------------------------------------------*/
uint8 AD7799_Calibrate(uint8 CHx,uint8 Gain)
{
	uint8 R,Cmd[2];	
	Cmd[0]=0x10|Gain;
	Cmd[1]=0x10|CHx;
	AD7799_WriteReg(ADC_REG_CONFIG,Cmd,2);	//设置配置寄存器
	Cmd[0]=0x80;
	Cmd[1]=0x0F;
	AD7799_WriteReg(ADC_REG_MODE,Cmd,2);	//进行内部零度校准
	R|=AD7799_WaitBusy();				//等待校准完成
	Cmd[0]=0xA0;
	Cmd[1]=0x0F;						
	AD7799_WriteReg(ADC_REG_MODE,Cmd,2);	//进行内部零度校准
	R|=AD7799_WaitBusy();				//等待校准完成
	return R;
}

　　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：

　　

/*---------------------------------------------------------
 Func: AD7799复位
 Time: 2012-3-29
 Ver.: V1.0
 Note: 0/OK >0/Error
---------------------------------------------------------*/
void AD7799_Reset()
{
	uint8 Cmd[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
---------------------------------------------------------*/
uint8 AD7799_Init(uint8 Gain)
{
	uint8 ID,Cmd[2];
	AD7799_Reset();
	Wrtos_TaskDelay(10);
	AD7799_ReadReg(ADC_REG_ID,&ID,1);  				//读取器件ID
	if((ID==0xFF)||(ID==0x00))return 1;
	AD7799_Calibrate(ADC_CON_CH1,Gain);				//通道1校准
	AD7799_Calibrate(ADC_CON_CH2,Gain);				//通道2校准
	//AD7799_Calibrate(ADC_CON_CH3,Gain);			//通道3校准	
	Cmd[0]=S6|S5|S4;
	AD7799_WriteReg(ADC_REG_IO,Cmd,1);
	return 0;
}

　　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。

　　

/*---------------------------------------------------------
 Func: AD7799开始转换
 Time: 2012-3-29
 Ver.: V1.0
 Note:
---------------------------------------------------------*/
void AD7799_Start(uint8 CovChx,uint8 CovGain,uint8 CovRate,uint8 CovMode)
{
	uint8 Cmd[2];	
	Cmd[0]=0x10|CovGain;
	Cmd[1]=0x10|CovChx;
	AD7799_WriteReg(ADC_REG_CONFIG,Cmd,2);
	Cmd[0]=CovMode;
	Cmd[1]=CovRate;
	AD7799_WriteReg(ADC_REG_MODE,Cmd,2);
}


/*---------------------------------------------------------
 Func: AD7799读取转换结果
 Time: 2012-3-29
 Ver.: V1.0
 Note:
---------------------------------------------------------*/
uint32 AD7799_Read()
{
	uint8  Cmd[4];
	uint32 D;
	Cmd[0]=0;
	AD7799_ReadReg(ADC_REG_DATA,&Cmd[1],3);
	D=TTS_D32FromArray(Cmd,1);
	return D;
}

 

　　实际的应用，连续模式下如下代码所示：

　　

AD7799_Init(ADC_CON_GAIN1);	
AD7799_Start(ADC_CON_CH1,ADC_CON_GAIN1,0x0F,ADC_MODE_CONTINUOUS);	

while(1){

	AD7799_WaitBusy();
	Val=AD7799_Read();
	F=(Val>>5);
	F=(f32)(F*5000/33554.432);
	TTS_StringFromNumber(Buf,F,'D',6);
	L=TTS_StringAppend(Buf,"uV \n");
	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。