德州仪器的12位采样芯片ads1015调试

一、使用背景

       公司产品需要用到ad采样芯片，由于采样路数较多且分布比较分散，检测的是电平值，变化率较慢，所以想选择分辨率高、体积小、最好是iic接口的芯片。因为个人比较喜欢德州仪器这个公司，所以就先去TI的官网上查询了一番。一番查询，发现了ads1015芯片还是比较适合的，12位的分辨率，能有4路输入，iic接口。所以下载了该芯片的datasheet，仔细阅读一看，发现居然有更多惊喜！！这款芯片内置震荡源，内置参考电压源，而且内置PGA（可编程增益控制器），也就是说，在检测电平较小的情况下，通过调节PGA单元，可以适当将信号放大，这样以增加检测精度。去淘宝简单查询了价格，一片大概15元左右，心中一喜，就这么愉快地决定了。

二、调试过程

       芯片回来后，第一时间拿到手里，芯片很小，引脚也很密。焊上板子后，就开始调试了。通过datasheet可知，这个芯片用的是标准的iic接口。我是用单片机GPIO模拟的iic口，去读写芯片。iic通信，首先要弄清楚器件的地址，ads1015设定地址的方式很巧妙。ads1015有一个专门的addr引脚，这个引脚可以分别和VDD、GND、SDA、SCL相连，分别可以得到4个不同的器件地址（详见datasheet）。地址确定后，就要开始初步调试，尝试读取芯片内部某个可读寄存器的值，看看读出的值是否和datasheet内部写的一致。

一开始iic的时序不对，浪费了一点时间。确定好iic时序正确后，尝试读取ads1015内部的寄存器。ads1015内部寄存器数量只有4个，分别是8位的pointer寄存器，用于指明要写的寄存器位置，16位的配置寄存器，16位的转换寄存器（用于存放转换结果），至于这些寄存器每一位的作用，详见datasheet（http://www.ti.com.cn/product/cn/ads1015）。

     这里有个需要注意的地方，也是我调试花费最多的地方，就是，存放转换数据的寄存器有16位，而转换结果是12位的，而且是带有符号位的，是以二进制补码的形式读取的。数据寄存器的高12位是有效的，低四位不做数据用。问题就在这，datasheet里说明，系统上电之后自动复位，数据寄存器全部清零，置‘0’，在图表里，D0~D3的空格里填写的都是‘0’。见下图：

问题就出在这！这是说明这低四位，在任意时候读取出来都是0吗？这个文档里没有明确说明，但是按照描述的样子应该是的。所以，一开始我一直按照这一假设进行调试，因为，只要我读取这个寄存器，读到的最后四位都是零，就表明我的程序已经能够访问这个芯片了。但是，每次读取，后四位都不是0，这是为什么？我百思不得其解。没办法，拿来示波器，直接看波形！！

   示波器看出，我读取ads1015，它确实有输出了，但是波形上看，最后四位并不是全是0，也不全是1，而且每次还不太一样。就在困惑之际，我想除了这个数据寄存器之外，还有其他可读的寄存器，比如配置寄存器config寄存器，接着我配置了几次不同的值进去，然后再读取这个寄存器，用示波器看ads1015输出的波形是与我配置进芯片的数据是一致的！！

     得到这个结果，我踏实了许多，这说明我写的模拟iic通信协议是正确的，而且已经能够访问到芯片内部，那么既然文档没有明确说，低四位一定是0，那么有可能是不定的吧，但是不定的话，为什么不在对应的位置上打个“X”呢？直接写‘0’，给人感觉就是固定的。不管了，把读出数据转化成int型，然后通电加电压信号上去，看读出的值会不会跟着变化吧。

    结果看到取出高12位后，发现器件输出的值就是对应的ad转换后的值，当然这里有个主意的地方，寄存器里存储的数据是二进制补码的形式，包含一位符号位，所以，在读取之后，直接在程序里将值赋给一个int型的变量，那么不用做转换，这个变量直接就是正确的数值了，直接可以参与数学运算等。

    所以，这次调试最重要的是读取数据手册的重要性，特别是这类功能强大，模式多的芯片，偶然发现这个芯片在安卓源代码里有有专门的一份驱动，可见这个芯片并不是很冷门的，是一款很典型很强大的adc芯片。

    最后希望这篇日志，对其他正在调试ads1015的朋友有帮助！