STM32F4探索者，基于SPI实现AD7606信号串行采集_ad7606 spi

目录

1 基本特性

2.模块

3.接线

3.转换时序

4.读取时序

5.转换期间读取

6.读取的16位二进制与电压值的转换

7.spi读取

8.对采样率有要求时

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工程压缩包：https://download.csdn.net/download/binocthrx/88222511?spm=1001.2014.3001.5503

1. 1 基本特性

模块名称：AD7606 多通道AD 数据采集模块

模块尺寸：50mm * 48mm

模块供电：5V

模块输入电压范围：±5V，±10V（由RANGE 引脚的逻辑电平决定，该引脚与逻辑高

电平连接时，所有通道模拟输入范围为±10V。该引脚与逻辑低

电平连接时，所有通道模拟输入范围为±5V。程序默认±5V）

输入阻抗：1MΩ

内部基准电压源：2.5V（可自行配置外部基准电压）

模拟输入箝位保护：±16.5V

模块采样率：200KSPS（所有8 个通道）

模块分辨率：16 bit

模块接口：SPI 接口或16 位并口（模块默认SPI 串口）

模拟输入滤波器带宽：23KHz（-3dB,±10V 范围）

15KHz（-3dB,±5V 范围）

信噪比：90dB（典型值，无过采样，±10V）

89dB（典型值，无过采样，±5V）

2.模块

3.接线

AD_CS-----PC12

AD_RESET-----PC10

AD_CONVST-----PC13  (板子上的CA/CB)

AD_RANGE------PC8 

AD_OS0-----PC4

AD_OS1-----PC5

AD_OS2-----PC6

AD_BUSY-----PA5(不用可以不接)

SPI接线

具体为

SCK-----PB3       （板子上的RD口）

MISO----PB4  （板子上的D7口）

MOSI没用上不接

 3.转换时序

 

CONVST A和CONVST B连在一起，t5接近于0，此时为串行8路采样，CONVST A和CONVST B平时为高电平，转换时拉低至少50ns。转换时BUSY被拉高，转换结束被拉低，转换时间tconv在无过采样时典型值为4ns。

4.读取时序

串行模式转换之后读取是，待BUSY被拉低后，可以将CS拉低控制SCLK时钟信号进行数据的读取，先读出的为高位。读出一个完整通道需要16位，读出8个通道依次16次读取循环8次即可，对于DA口，读取的顺序为通道1、2、3、4、5、6、7、8，对于DB口读取的顺序为通道5、6、7、8、1、2、3、4，两个端口同步输出。若只需一个通道，那么仅读取一次即可。根据DA\DB读取顺序的不同，我们可以两个端口同时读取，一次读取两个通道值，只需读4次即可读完8个通道值。

转换及读取代码如下

uint16_t ADRED_AD7606(){
 
	uint16_t data;
		AD_CS_LOW();
		
		data=SPI1_ReadWriteByte(0xff);
 
		AD_CS_HIGH();
		ad7606_StartConv();
		return data;
}

5.转换期间读取

当BUSY为高电平，转换正在进行时，也可以从AD7606/AD7606-6/AD7606-4读取数据。这几乎不会影响转换器的性能，而且可以实现更快的吞吐速率。转换期间可以执行并行、并行字节或串行读取，可以使用或不用过采样。图3显示并行或串行模式下BUSY为高电平时读取操作的时序图。转换期间执行读取使得使用串行接口且VDRIVE高于4.75V时也可以达到最高吞吐速率。DRIVE在BUSY下降沿时，输出数据寄存器会被新转换数据更新，除外之外的任何时候都可以从AD7606读取数据。对于t6，最后CS上升沿与BUSY下降沿之间的最长时间为25ns。

6.读取的16位二进制与电压值的转换

 

此模块REF为2.5V，范围为10V时，对于正电压，输入电压VIN=CODE*10/32678。

对于负电压，可以看出输出的CODE为补码，负数补码的源码是符号位不变，其余位取反后加一，原码的首位仍为符号位，在此案例中获得其绝对值可以对其全部取反后加一即可，最后将转换的CODE手动加上负号。代码如下：

	sampdata=ADRED_AD7606();
if(sampdata<32768){
  dataVol=((sampdata)*10.0 * 1000 ) / 32768; 
  }
else {
  sampdata = (~sampdata)+1;
	dataVol=((sampdata)*10.0 * -1000 ) / 32768;
  }

转换后的电压值负号为mV。

7.spi读取

使用STM32F4自带的spi通信，参考正点原子的spi通信实验的代码，因为是146位ADC，我们直接配置16位的spi，配置如下：

void SPI1_Init(void)
 
{    
 
  GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
 
  SPI_InitTypeDef  SPI_InitStructure;
 
      
 
  RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB, ENABLE);//使能GPIOB时钟
 
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SPI1, ENABLE);//使能SPI1时钟
 
 
 
  //GPIOFB3,4,5初始化设置
 
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5;//PB3~5复用功能输出
 
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;//复用功能
 
  GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽输出
 
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100MHz
 
  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉
 
  GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化
 
      
 
       GPIO_PinAFConfig(GPIOB,GPIO_PinSource3,GPIO_AF_SPI1); //PB3复用为 SPI1
 
       GPIO_PinAFConfig(GPIOB,GPIO_PinSource4,GPIO_AF_SPI1); //PB4复用为 SPI1
 
       GPIO_PinAFConfig(GPIOB,GPIO_PinSource5,GPIO_AF_SPI1); //PB5复用为 SPI1
 
 
 
       //这里只针对SPI口初始化
 
       RCC_APB2PeriphResetCmd(RCC_APB2Periph_SPI1,ENABLE);//复位SPI1
 
       RCC_APB2PeriphResetCmd(RCC_APB2Periph_SPI1,DISABLE);//停止复位SPI1
 
 
 
       SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;  //设置SPI单向或者双向的数据模式:SPI设置为双线双向全双工
 
       SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;          //设置SPI工作模式:设置为主SPI
 
       SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_16b;            //设置SPI的数据大小:SPI发送接收8位帧结构
 
       SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High;           //串行同步时钟的空闲状态为高电平
 
       SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_1Edge; //串行同步时钟的第一个跳变沿（上升或下降）数据被采样
 
       SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;           //NSS信号由硬件（NSS管脚）还是软件（使用SSI位）管理:内部NSS信号有SSI位控制
 
       SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_64;          //定义波特率预分频的值:波特率预分频值为64
 
       SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;       //指定数据传输从MSB位还是LSB位开始:数据传输从MSB位开始
 
       SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7;       //CRC值计算的多项式
 
       SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure);  //根据SPI_InitStruct中指定的参数初始化外设SPIx寄存器
 
 
 
       SPI_Cmd(SPI1, ENABLE); //使能SPI外设
 
 
 
       SPI1_ReadWriteByte(0xff);//启动传输              
 
}  

然后利用此函数进行数据通信：

u16 SPI1_ReadWriteByte(u16 TxData)
 
{                                
 
 
 
  while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET){}//等待发送区空 
 
      
 
       SPI_I2S_SendData(SPI1, TxData); //通过外设SPIx发送一个byte  数据
 
             
 
  while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET){} //等待接收完一个byte 
 
 
 
       return SPI_I2S_ReceiveData(SPI1); //返回通过SPIx最近接收的数据   
 
                
 
}

最后这是利用信号发生器发出的1HZ正弦波交流信号采集后利用excel画出的波形

8.对采样率有要求时

利用定时器，可控制采样率，此处利用TME3定时器，设置时长为0.5ms，也就是2K左右的采样率（2K实际值为2048），若设置为1ms那也就是大概1K

TIM3_Int_Init(500-1,84-1);    //定时器时钟84M，分频系数84，所以84M/84=1000Khz的计数频率，计数500次为0.5ms  

 对于定时器初始化代码

void TIM3_Int_Init(u16 arr,u16 psc)
{
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
	
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);  ///使能TIM3时钟
	
  TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = arr; 	//自动重装载值
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler=psc;  //定时器分频
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; //向上计数模式
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1; 
	
	TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM_TimeBaseInitStructure);//初始化TIM3
	
	TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update,ENABLE); //允许定时器3更新中断
	TIM_Cmd(TIM3,ENABLE); //使能定时器3
	
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=TIM3_IRQn; //定时器3中断
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0x01; //抢占优先级1
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=0x03; //子优先级3
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
	
}

在中断函数中调用转换函数，注意此处不要有过多操作，仅读取即可，否则影响采样率精度，个人的操作方式是，采集够数据量时临时暂停一下定时器，在主函数中对数据操作完成后继续定时采集。

//定时器3中断服务函数
void TIM3_IRQHandler(void)
{
	if(TIM_GetITStatus(TIM3,TIM_IT_Update)==SET) //溢出中断
	{
//		LED1=!LED1;//DS1翻转
		ad_sampdata[ad_times++]=ADRED_AD7606();
		if(ad_times>=CA_SIZE){
			ad_times=0;
			AD_FULL=1;
			ad7606_StopRecord();
		}
	}
	TIM_ClearITPendingBit(TIM3,TIM_IT_Update);  //清除中断标志位
}