STM32驱动ADS1256串口输出-AD转换

ADS1256

ADS1256简介

ADS1256是TI推出的一款微功耗、高精度、8 通道、24 位高性能模数转换器。该芯片还带有4个可编程的I/O口、输入缓冲器和可编程增益放大器等，芯片本身可以测量0-5v的信号，高电压采集可以通过把信号分压成0-5v的范围内再给模块输入，所以ADS1256可以采集市面上大多数的标准电压信号。

芯片特点

1. 8通道输入
2. 可采集单端信号与差分信号
3. 最高30KSPS的采样率
4. 4个可编程I/O
5. 0-5V信号输入

引脚说明

这个引脚说明关联本文开头的图片里的两个模块

引脚名称	引脚说明
VIN/5V	模块供电正极
GND	模块供电负极
D0	数字IO口0，时钟输出
D1-D3	数字IO口1-3
SCLK	SPI时钟输入
DIN	SPI数据输入
DOUT	SPI数据输出
DRDY	数据输出就绪
CS	片选
RESET	复位
SYNC/PDWN	同步/关闭电源
AIN0-AIN7	信号输入，（8路单端/4路差分）

模块相关寄存器与命令

ADS1256一共有11个寄存器，可以通过配置相应的寄存器实现数据输出位的顺序、是否自校准、是适用缓冲器、单端/差分、采样率等的配置。每一个寄存器具体的作用这里不展开详细说明，可自行参考ADS1256的数据手册

命令表，其中包含了读/写数据、校准、复位等指令。

芯片的SPI通讯时序可参考这个这个时序图和下面的时序特性说明。

注意通信时， CS 必须保持为低电平。

相关程序

初始化

SPI初始化

void SPI2_Init(void)
{
 SPI_InitTypeDef  SPI_InitStructure;
 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
 /****Initial SPI2******************/
 
 /* Enable SPI2 and GPIOB clocks */
 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);

 RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_SPI2, ENABLE);
 /* Configure SPI2 pins: NSS, SCK, MISO and MOSI */
 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13 | GPIO_Pin_14 | GPIO_Pin_15;
 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
 GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
 
  /* SPI2 configuration */ 
 SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex; //SPI1设置为两线全双工
 SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;                    //设置SPI2为主模式
 SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;                  //SPI发送接收8位帧结构
 SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low;                   //串行时钟在不操作时，时钟为低电平
 SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge;                 //第一个时钟沿开始采样数据
 SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;                  //NSS信号由软件（使用SSI位）管理
 SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_256; //定义波特率预分频的值:波特率预分频值为8
 SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;       //数据传输从MSB位开始
 SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7;         //CRC值计算的多项式
 SPI_Init(SPI2, &SPI_InitStructure);
 /* Enable SPI2  */
 SPI_Cmd(SPI2, ENABLE);  
} 

ADS1256初始化，给芯片做自校准并且设置芯片的参数（采样率、数据位顺序、放大倍数等）

void ADS1256_Init(void)
{

	ADS1256WREG(ADS1256_STATUS,0x06);               // 高位在前、使用缓冲
	ADS1256WREG(ADS1256_ADCON,ADS1256_GAIN_1);                // 放大倍数1
	ADS1256WREG(ADS1256_DRATE,ADS1256_DRATE_10SPS);  // 数据10sps
	ADS1256WREG(ADS1256_IO,0x00);  
	             
	//**自校准**//
	while(ADS1256_DRDY);
	CS_0();
	SPI_WriteByte(ADS1256_CMD_SELFCAL);
	while(ADS1256_DRDY);
	CS_1(); 
	
}

读取某个通道的AD值

signed int ADS1256ReadData(unsigned char channel)  
{

    unsigned int sum=0;
	
	while(ADS1256_DRDY);//当ADS1256_DRDY为低时才能写寄存器 
	ADS1256WREG(ADS1256_MUX,channel);		//设置通道
	CS_0();
	SPI_WriteByte(ADS1256_CMD_SYNC);
	SPI_WriteByte(ADS1256_CMD_WAKEUP);	               
	SPI_WriteByte(ADS1256_CMD_RDATA);
   	sum |= (SPI_WriteByte(0xff) << 16);
	sum |= (SPI_WriteByte(0xff) << 8);
	sum |= SPI_WriteByte(0xff);
	CS_1();

	if (sum>0x7FFFFF)         
	{
		sum -= 0x1000000;       
	}
    return sum;
}

主函数，单端输入，读取每一个通道的AD值并且转换后从串口打印输出

int main(void)
{	

	u8 i=0;
	int Adc;
	float Volts;

	SystemConfiguration();		    //系统初始化
	USART_Config(USART1,115200);    //串口1初始化，波特率 115200
	Init_ADS1256_GPIO(); //初始化ADS1256 GPIO管脚 
	Delay_ms(50);
	ADS1256_Init();

	while(1)
	{	
		for(i = 0;i < 8;i++)
		{
			Adc = ADS1256ReadData( (i << 4) | ADS1256_MUXN_AINCOM);
			Volts = Adc*0.000000598;
			printf(" %.4fV  ",Volts);
		}
		printf("\r\n"); 
	}
}

实验效果

接线

STM32	ADS1256
5V	VIN/5V
GND	GND
SCLK	PB13
DIN	PB15
DOUT	PB14
DRDY	PB11
CS	PB12

实验现象

AIN0通道接到GND，输出读数为0.0012V，其他通道悬空，输出的是浮空电压。


AIN0通道接入单片机的3.3V，串口输出显示AIN0的读数为3.3185V