高精度24bit 模数转化 AD7767芯片 使用总结

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环境:

上位机  MIPS+WCE6.0

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1、芯片功能介绍

它是一个高精度的24bit采样SAR模数转换芯片 。

它有一个大的输入动态范围。能检测到小的电压变化

它的输出数据可以通过PCI或USB系统获得,读取数据的协议类似于SPI。

(1)引脚

通过示波器观看,可以知道当MSCK为30KHz时,SYNC/PD为高时,就能进行AD转化,有数据时DRDY为低,此时在SCLK的时序下把数据

移位到SDO中。当采用模拟的SPI(即不采用硬件的SPI模块时,请参考: )读取SDO时,SDO的频率为40KHz。而SCLK才900Hz.

从代码上讲SCLK拉高拉低的次数比SDO来得多,应该SCLK比SDO才对。会不会示波器有问题?

 

高精度24bit 模数转化 AD7767芯片 使用总结_第1张图片高精度24bit 模数转化 AD7767芯片 使用总结_第2张图片

 

 

(2)读取时序图

上面讲到读取它的是SPI协议,只是类似,大家看它的时序就知道它不是真正的SPI,因为有DRDY脚.

读取方式有两种:CS为常低和读时CS才为低.

高精度24bit 模数转化 AD7767芯片 使用总结_第3张图片

 

从上图可以看到,24bit数据是高位在前,注意的部分用红色圈起来了.

在编程中关键的是t6、t7、t8、t10、t11及最高位得做异或。

高精度24bit 模数转化 AD7767芯片 使用总结_第4张图片

 

2、读数据程序实现

我采用的是读时再让CS下降.

由于是用GPIO口模拟SPI协议,下面的宏先定义各IO口,及读取它们的接口。

#define CLK_BANK		2       // SCLK脚
#define CLK_BIT			9
#define DAT_BANK		1       // SDO脚
#define DAT_BIT			25
#define CS_BANK		    1       // CS脚
#define CS_BIT			23
#define RDY_BANK		0		// DRDY脚
#define RDY_BIT			12
#define SDA_GPIO		(DAT_BANK	* 32) + DAT_BIT



#define SET_CLK_HIGH()	\
	{	\
	pin_val[CLK_BANK] = (1<<CLK_BIT);	\
}
	//if(TRUE == g_bAddDelay)  \
		//OALStallExecution(g_delayUS);	\
	//}
#define SET_CLK_LOW()	\
	{	\
	pin_valclr[CLK_BANK] = (1<<CLK_BIT);	\
}
	//if(TRUE == g_bAddDelay)  \
	//	OALStallExecution(g_delayClkLowUs);	\
	//}
#define SET_CS_HIGH()	\
{	\
	pin_val[CS_BANK] = (1<<CS_BIT);	\
}
	//if(TRUE == g_bAddDelay)  \
	//OALStallExecution(g_delayUS);	\
//}
#define SET_CS_LOW()	\
	{	\
	pin_valclr[CS_BANK] = (1<<CS_BIT);	\
}
	//if(TRUE == g_bAddDelay)  \
	//OALStallExecution(g_delayUS);	\
	//}

 
#define GET_SDA_DATA ((pin_val[DAT_BANK] & (1<<DAT_BIT)) ? 1 : 0)
#define GET_RDY_DATA ((pin_val[RDY_BANK] & (1<<RDY_BIT)) ? 1 : 0)

 

把CS拉低后有一个t6才能CLK下降,t6是0ns.(其实可以把for(i = 0; i < g_delayCSLow; i++)去掉的

static BOOL PCIPortRead(DEVICE_HANDLE *devHandlePtr, PULONG outBuffPtr)
{
 int i = 0;
 BOOL retval = TRUE;
 

 // 当RDY为低时才去读数据
 if(0 == GET_RDY_DATA)
 {
  // 0ns
  SET_CS_LOW();      // 把CS拉低
  for (i = 0; i < g_delayCSLow; i++); // 6ns
   
  *outBuffPtr = PCIGet24Bit();

  SET_CS_HIGH();      // 把CS拉高
 }
 return retval;
}



下面是读24bit数据:

CLK拉低后,有一个60-24ns的时间,大家一看是ns怎么办叱?

按道理说时序图上的时间只要你大于它都是没问题的,但是为了AD转化取样平滑,我们想让读取的点多,

那么就得在读取时间上做最优化,这里我用for循环来控制ns。因为一个for大约是两个机器周期,

我的机器是800M,那么一个周期就是1/800M = 0.8ns.那么就可以换算出要执行几条指令了。

static ULONG PCIGet24Bit(void)
{
 BYTE status = 0;
 ULONG ulData = 0;
 int i = 0, j = 0;
 // 接收24个bit
 for(i=0; i < 24; i++)
 {
  ulData <<= 1;

  SET_CLK_LOW();    // 时间下降沿有效
  for (j = 0; j < g_delayClkLowUs; j++); // 60-24 ns

  status = GET_SDA_DATA;

  ulData |= status;

  SET_CLK_HIGH();
  for (j = 0; j < g_delayClkHighUs; j++); // 10ns
 }
 // 24位补码还原
 return ulData^0x800000;
}

大家看PCIGet24Bit函数,最后返回时是

// 24位补码还原
 return ulData^0x800000;

为什么要这样呢?

请看:高精度24bit 模数转化 AD7767芯片 使用总结_第5张图片

 


用一个24位AD转换芯片 输出为二进制补码 最小值和最大值分别为:800000 7FFFFF(HEX)

异或0x800000就是把最高位翻转。翻转的结果看成数学二进制的话就是把原先的数加了0x800000,但是最高位的进位被丢掉,

这样原先最小的数,就是0x800000,加完变成0x1000000,最高位爆出去了,又变成0x000000了;原先最大的数,7FFFFF,变成了FFFFFF。

综上,采用补码是为了能扩大表达的数的范围.(一开始我没有把补码还原,这样造成的后果是波峰变成了波谷)

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3、结果.

把AD结果画出图形。^-^

高精度24bit 模数转化 AD7767芯片 使用总结_第6张图片

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总结:

做AD开发,别一开始就用实际输入源,先用自己的信号发生器出来对于AD芯片来说最大的电压与最小的电压、参考的电压。看是不是能得到正确值。

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