ADS1118调试指南和寄存器解析

ADS1118基本功能

ADS1118是TI的16位ADC，内置1MHz晶振和参考电压源，转换速度8~860次每秒可调，量程±0.256V到±6.144V可调，可选单端输入或差分输入，内部集成温度传感器。

ADS1118寄存器

ADS1118的寄存器非常简单，只有2个16bit的寄存器。其中一个为只读寄存器，保存ADC转换后的值；另一个为配置寄存器，配置采集通道、正负量程、采集模式、采集速率、采集源（电压或温度）等。

ADS1118的转换寄存器

ADS1118的转换寄存器长度为16位，以补码的形式编码，用来保存每次AD转换后的结果。

ADS1118的配置寄存器

位	名字	读写类型	初始值	描述
15	SS	读写	0h	单次转换开始，只用于单次转换模式，没有转换时写入1表示开始转换，写入0没有作用，正在转换时写入1也没有作用，此位永远读取为0
14~12	MUX	读写	0h	选择电压的输入通道： 000=Ain0+ Ain1-（差分）；001=Ain0+ Ain3-（差分）；010=Ain1+ Ain3-（差分）；011=Ain2+ Ain3-（差分）;100=Ain0+(单端)；101=Ain1+(单端)；110=Ain2+(单端)；111=Ain3+(单端) 单端输入负参考为GND
11~9	PGA	读写	2h	量程选择：000=±6.144V；001=±4.096V；010=±2.048V；011=±1.024V；100=±0.512V；101=110=111=±0.256V；
8	MODE	读写	1h	选择转换模式，0=连续转换模式，1=单次转换模式（单次转换完成后变为掉电状态）
7~5	DR	读写	4h	转换速率：000=8；001=16；010=32；011=31；100=128；101=250；110=475；111=860（次每秒）
4	TS_MODE	读写	0h	0=采集电压；1=采集内部温度传感器
3	PULLUP_EN	读写	1h	控制是否使能DOUT/DRDY引脚的内部弱上拉：0=不上拉，1=上拉（推荐）
2~1	NOP	读写	1h	确定此次参数设置是否有效：01=设置生效，其他皆为使ADS1118忽略此次设置
0	保留	只读	1h	保留位，写0或写1没有任何影响，读取永远为1

ADS1118读写时序分析

ADS1118共有两种读写模式：32-Bit模式和16-Bit模式，两种模式均为高位在前。32-Bit模式用于CS（片选）引脚始终为低的情况，16-Bit模式用于片选引脚由单片机IO控制的情况。

32-Bit模式

32-Bit模式下CS引脚可以一直保持为低，节省一个IO口。32-Bit模式可以细分为两种，一种是把设置寄存器（16bit）写入两次，一种是写入一次后第二次（后16bit）写0。

读取到的数据只有一种格式，前16位为转换寄存器中储存的上次转换的值，后16位为刚才写入的寄存器设置。在每次完成32-Bit通信后，DOUT/DRDY引脚再次拉低时代表下一次AD采集已完成，可以读取数据。

16-Bit模式

16-Bit模式要求在每两次通信之间CS（片选）引脚要拉高一次。每次通信可写入16bit的配置寄存器值和读取到16bit的转换寄存器值。

ADS1118数据格式

电压采集数据格式

ADS1118采用补码的数据格式，采集电压时，读取到的16bit数据可以直接赋给C语言中的short（有符号16bit整数）类型然后根据量程乘以比例系数得到电压值。量程和比例系数表如下。

量程	比例系数
±6.144V	187.5μV
±4.096V	125μV
±2.048V	62.5μV
±1.024V	31.25μV
±0.512V	15.625μV
±0.256V	7.8125μV

温度采集数据格式

ADS1118通信得到的16位温度数据中只有高14位有效（低两位永远为0），为一个14位有符号整数。在处理过程中可以将数据先按照无符号数向右位移（>>）2位，再判断第14位是否为1（1则表示温度为负），若为1则减一转化为反码，在将低13位按位取反得到原码，再取负，就能将其转化为16位有符号整数（short）直接进行下一步运算。参考C语言程序如下：

val = ((unsigned short)val) >> 2;//温度数据高十四位有效
if(val & 0x2000){//温度数据第十四位表明是否为负数
	unsigned short temp = ((unsigned short)val) ^ 0x2000;//第十四位清零
	temp = temp-1;//转换为反码
	temp = (~temp)&0x1FFF; //低十三位按位取反得原码
	val = -temp; //重新取负转换为十六位的补码格式
}

测试代码

包含ADS1118.c和ADS1118.h，封装了4个通道单端采集函数和温度采集函数，采用模拟全双工SPI，STM32 HAL库风格，移植的朋友需要改一下ADS1118_ReadWrite。