STM32H7教程第93章 STM32H7的SPI总线应用之驱动ADS1256（8通道24bit ADC, 增益可编程）
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了STM32H7教程第93章 STM32H7的SPI总线应用之驱动ADS1256（8通道24bit ADC, 增益可编程）相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
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第93章 STM32H7的SPI总线应用之驱动ADS1256（8通道24bit ADC, 增益可编程）
本章节为大家讲解8通道24bit ADC芯片驱动实现。
93.1 初学者重要提示
93.2 ADC结构分类
93.3 ADS1256硬件设计
93.4 ADS1256关键知识点整理（重要）
93.5 ADS1256驱动设计
93.6 ADS1256板级支持包（bsp_spi_ads1256）
93.7 ADS1256实际测试效果（10uV抖动）
93.8 ADS1256驱动移植和使用
93.9 实验例程设计框架
93.10 实验例程说明（MDK）
93.11 实验例程说明（IAR）
93.12 总结
93.1 初学者重要提示
- ADS1256的模拟部分供电5V，SPI数字接口电平3.3V。
- ADS1256的PGA可以编程增益支持： 1、2、4、8、16、32、64。
- ADS1256支持自动校准 （当设置了PGA,BUF使能、数据采样率时，会启动自校准)。
- ADS1256支持8通道单端ADC采集或者4通道差分采集。
- ADS1256支持正负5V差分采集，但不支持负压，使用时要注意。
- ADS1256时序操作稍有点特殊，所以本章是采用的模拟SPI控制。
- ADS1256数据手册，模块原理图（通用版）和接线图都已经放到本章教程配置例子的Doc文件里。
- ADC 的专业术语诠释文档，推荐大家看看：http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=89414 。
- 测试时，务必使用外置电源为开发板供电，因为ADS1256需要5V供电电压。板子上插入ADS1256模块时，注意对齐。
93.2 ADC结构分类
这里将六种DAC结构为大家做个普及。注，这些知识翻译自美信和TI的英文技术手册。
93.2.1 SAR ADC（逐次逼近型）
逐次逼近型ADC通常是中高分辨率的首选架构，采样速率通常低于5Msps。SAR ADC最常见的分辨率范围是8位到20位，并具有低功耗和小尺寸的特点。这种组合使其非常适合各种应用，例如自动测试设备，电池供电的设备，数据采集系统，医疗仪器，电机和过程控制，工业自动化，电信，测试和测量，便携式系统，高速闭环系统和窄带接收器。
93.2.2 Sigma-Delta ADC
Sigma-delta ADC主要用于低速应用中，该应用需要通过过采样来权衡速度和分辨率，然后进行滤波以降低噪声。24位sigma-delta转换器用于自动化测试设备，高精度便携式传感器，医疗和科学仪器以及地震数据采集等应用中。
93.2.3 Integrating ADC
集成ADC提供高分辨率，并且可以提供良好的线路频率和噪声抑制。集成架构提供了一种新颖且直接的方法，可将低带宽模拟信号转换为数字表示形式。这些类型的转换器通常包括用于LCD或LED显示器的内置驱动器，并且在许多便携式仪器应用中都可以找到，包括数字面板表和数字万用表。
93.2.4 FLASH ADC
Flash ADC是将模拟信号转换为数字信号的最快方法。它们适用于需要非常大带宽的应用。然而，闪存转换器功率高，具有相对较低的分辨率，并且可能非常昂贵。这将它们限制在通常无法以其他任何方式解决的高频应用中。示例包括数据采集，卫星通信，雷达处理，示波器和高密度磁盘驱动器。
93.2.5 Pipelined ADC
流水线ADC已成为最受欢迎的ADC体系结构，其采样率从每秒几兆采样（MS / s）到最高100MS / s +，分辨率为8至16位。它们提供的分辨率和采样率，可覆盖各种应用，包括CCD成像，超声医学成像，数字接收器，基站，数字视频（例如HDTV），xDSL，电缆调制解调器和快速以太网。
93.2.6 Two Step ADC
两步ADC也称为子范围转换器，有时也称为多步或half flash（比Flash架构慢）。这是Flash ADC和流水线ADC的交叉点。与Flash ADC相比，可以实现更高的分辨率或更小的裸片尺寸。
93.3 ADS1256硬件设计
这里将开发板上的ADS1256硬件接口，ADS1256模块为大家做个说明。
ADS1256的原理图论坛下载：
http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=97547 。
93.3.1 ADS1256硬件接口
V7板子上ADS1256模块的插座的原理图如下：
实际对应开发板的位置如下：
为了方便大家更好的理解接线，下面是框图：
93.3.2 ADS1256模块
产品规格：
1、 单电源5.0V DC供电，提供正负5V信号采样功能。
2、 MCU接口：SPI。
3、 主ADC芯片：ADS1256 (全新进口原装正品）。
4、 电压基准，之前采用的LM285-2.5，现在采用的REF5025（全新进口原装正品）。
5、 输入电路带分压电阻和R-C滤波，方便客户自己变更增益范围。
6、 芯片内带可编程增益放大器，增益范围：1-64倍。
7、 芯片内部输入带缓冲放大器，可以直接连接传感器。
正面：
反面：
接线图：
93.4 ADS1256关键知识点整理（重要）
驱动ADS1256需要对下面这些知识点有个认识。
93.4.1 ADS1256基础信息
ADS1256是TI公司推出的微功耗、高精度、8通道、 24位△-∑型高性能模数转换器（ADC）。该器件提供高达23比特的无噪声精度、数据速率高达30kSPS（次采样/秒）、0.0010%非线性特性(最大值)以及众多的板上外设（输入模拟多路开关、输入缓冲器、可编程增益放大器和可编程数字滤波器等），可为设计人员带来完整而高分辨率的量测解决方案。
- 24位无数据丢失;
- 高达23比特的无噪声精度;
- 低非线性度: ±0.0010% ;
- 数据采样率可达30kSPS ;
- 采用单周期转换模式;
- 带有模拟多路开关,具有传感器接口（可配置为4路差动输入或8路单极输入） ;
- 带有输入缓冲器( BUF) ;
- 带有串行外设接口( SPI) ;
- 内含低噪声可编程增益放大器( PGA ) ,所有的PGA均具有自校准和系统校准;
- PGA= 1时,可提供高达25.3位的有效分辨率;
- PGA = 64时,可提供高达22.5位的有效分辨率;
- 模拟输入电压为5V ,数字电压为1.8~3.6V ;
- 正常模式下功耗低至38mW ,备用模式下功耗为0.4mW。
93.4.2 ADS1256常用引脚的作用
ADS1256的封装形式：
这里把常用的几个引脚做个说明：
- AVDD
模拟电源供电。
- AGND
模拟地。
- VREFN
负参考电压输入。
- VREFP
正参考电压输入。
- AINCOM
模拟公共输入。
- AIN0 – AIN7
模拟输入通道0到通道7
- SYNC/PDWN
同步，掉电输入。
- RESET
复位引脚。
- DVDD
数字电源。
- DGND
数字地。
- XTAL1，XTAL2
晶振输入端。
- CS
片选输入端。
- DRDY
数据就绪输出信号引脚。
- DOUT
数据输出。
- DIN
数据输入。
- SCLK
时钟引脚。
- D0,D1,D2,D3
通用GPIO
93.4.3 ADS1256输出电压计算公式
ADS1256的计算公式如下：
最小单位值是2 * VREF/(PGA * (2^23 − 1))
采用二进制补码表示（其实就是24bit有符号数，我们将转换结果定义为int32_t即可）。
93.4.4 ADS1256时序图
驱动ADS1256主要是两个时序图需要了解，读写时序：
- t1：SPI时钟周期：
外部晶振频率 = 7.68MHz,
时钟频率 tCLK = 1/7.68M = 0.13uS
输出数据周期 tDATA = 1 / 30K = 0.033mS (按30Ksps计算)
对SPI的时钟速度要求:
最快 4个tCLK = 0.52uS
最慢 10个tDATA = 0.3mS (按 30Ksps 计算)
- t2H，t2L ：脉冲高低电平：
SCL高电平和低电平持续时间最小 200ns。
数据读取流程：
- 第1步：ADS1256_SetChannal(g_tADS1256.Channel)切换模拟通道。
- 第2步：发送SYNC同步命令。
- 第3步：唤醒。
- 第4步：读取数据。
这个过程中特别注意读取的是上次转换的数据。
93.4.5 ADS1256的增益和测量范围问题
ADS1256的增益和测量范围关系如下：
比如增益是1时，测量范围是正负5V，增益是64时，测量范围是正负78.125mV。
93.4.6 ADS1256输入缓冲器
开关输入缓冲器时，影响到的几个参数，大家需要做个了解。
开缓冲的情况下，输入参考值噪声。
关闭缓冲时的输入参考噪声：
开缓冲的情况下，有效分辨率：
关闭缓冲时的有效位数：
打开缓冲器后的输入阻抗：
关闭缓冲器后的输入阻抗：
93.4.7 ADS1256支持的采样率
ADS1256支持的采样率如下，这里特别注意，因为切换通道和读数据耗时 123微秒, 因此扫描中断模式工作时，最大速率 = DRATE_1000SPS。
93.4.8 ADS1256的多路选择器，单端和多端输入
ADS1256的8路支持是通过多路选择器实现，8路采样时是选择相应通道进行采样：
实际应用的的8路单端采样和4路差分采样效果如下：
93.5 ADS1256驱动设计
ADS1256的程序驱动框架设计如下：
有了这个框图，程序设计就比较好理解了。
93.5.1 第1步，ADS1256所涉及到的GPIO配置
这里需要把用到的GPIO时钟、GPIO引脚配置好：
/* ADS1256模块 STM32-V7开发板(示波器接口) +5V <------ 5.0V 5V供电 GND ------- GND 地 DRDY ------> PC6 准备就绪 CS <------ PC7 SPI_CS DIN <------ PG10 SPI_MOSI DOUT ------> PA5 SPI_MISO SCLK <------ PA4 SPI时钟 GND ------- GND 地 PDWN <------ PB7 掉电控制 RST <------ PC3 复位信号 NC 空脚 NC 空脚 */ #ifdef SOFT_SPI /* 软件SPI */ /* 定义GPIO端口 */ #define SCK_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE() #define SCK_GPIO GPIOA #define SCK_PIN GPIO_PIN_4 #define SCK_1() SCK_GPIO->BSRR = SCK_PIN #define SCK_0() SCK_GPIO->BSRR = ((uint32_t)SCK_PIN << 16U) #define DIN_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_GPIOG_CLK_ENABLE() #define DIN_GPIO GPIOG #define DIN_PIN GPIO_PIN_10 #define DIN_1() DIN_GPIO->BSRR = DIN_PIN #define DIN_0() DIN_GPIO->BSRR = ((uint32_t)DIN_PIN << 16U) #define CS_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE() #define CS_GPIO GPIOC #define CS_PIN GPIO_PIN_7 #define CS_1() CS_GPIO->BSRR = CS_PIN #define CS_0() CS_GPIO->BSRR = ((uint32_t)CS_PIN << 16U) #define DOUT_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE() #define DOUT_GPIO GPIOA #define DOUT_PIN GPIO_PIN_5 #define DOUT_IS_HIGH() ((DOUT_GPIO->IDR & DOUT_PIN) != 0) #define DRDY_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE() #define DRDY_GPIO GPIOC #define DRDY_PIN GPIO_PIN_6 #define DRDY_IS_LOW() ((DRDY_GPIO->IDR & DRDY_PIN) == 0) #define DRDY_IRQn EXTI9_5_IRQn #define DRDY_IRQHandler EXTI9_5_IRQHandler /* PDWN <------ PB7 掉电控制 */ #define PWDN_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE() #define PWDN_GPIO GPIOB #define PWDN_PIN GPIO_PIN_7 #define PWDN_1() PWDN_GPIO->BSRR = PWDN_PIN #define PWDN_0() PWDN_GPIO->BSRR = ((uint32_t)PWDN_PIN << 16U) /* RST <------ PC3 复位信号 */ #define RST_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE() #define RST_GPIO GPIOC #define RST_PIN GPIO_PIN_3 #define RST_1() RST_GPIO->BSRR = RST_PIN #define RST_0() RST_GPIO->BSRR = ((uint32_t)RST_PIN << 16U) #endif /* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: bsp_InitADS1256 * 功能说明: 配置STM32的GPIO和SPI接口，用于连接 ADS1256 * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ void bsp_InitADS1256(void) { #ifdef SOFT_SPI GPIO_InitTypeDef gpio_init; RST_1(); PWDN_1(); CS_1(); SCK_0(); /* SPI总线空闲时，钟线是低电平 */ DIN_1(); /* 打开GPIO时钟 */ SCK_CLK_ENABLE(); DIN_CLK_ENABLE(); CS_CLK_ENABLE(); DOUT_CLK_ENABLE(); DRDY_CLK_ENABLE(); PWDN_CLK_ENABLE(); RST_CLK_ENABLE(); /* 配置几个推完输出IO */ gpio_init.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; /* 设置推挽输出 */ gpio_init.Pull = GPIO_NOPULL; /* 上下拉电阻不使能 */ gpio_init.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; /* GPIO速度等级 */ gpio_init.Pin = SCK_PIN; HAL_GPIO_Init(SCK_GPIO, &gpio_init); gpio_init.Pin = DIN_PIN; HAL_GPIO_Init(DIN_GPIO, &gpio_init); gpio_init.Pin = CS_PIN; HAL_GPIO_Init(CS_GPIO, &gpio_init); gpio_init.Pin = PWDN_PIN; HAL_GPIO_Init(PWDN_GPIO, &gpio_init); /* DRDY 设置为输入 */ gpio_init.Mode = GPIO_MODE_INPUT; /* 设置输入 */ gpio_init.Pull = GPIO_NOPULL; /* 上下拉电阻不使能 */ gpio_init.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; /* GPIO速度等级 */ gpio_init.Pin = DRDY_PIN; HAL_GPIO_Init(DRDY_GPIO, &gpio_init); gpio_init.Pin = DOUT_PIN; HAL_GPIO_Init(DOUT_GPIO, &gpio_init); #endif }
这里重点注意DRDY转换就绪引脚的配置，DRDY_IRQn和DRDY_IRQHandler不要配置错了。
93.5.2 第2步，ADS1256的8bit读写函数实现
读写函数实现如下：
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: ADS1256_Send8Bit * 功能说明: 向SPI总线发送8个bit数据。 不带CS控制。 * 形 参: _data : 数据 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ static void ADS1256_Send8Bit(uint8_t _data) { uint8_t i; /* 连续发送多个字节时，需要延迟一下 */ ADS1256_DelaySCLK(); ADS1256_DelaySCLK(); /* ADS1256 要求 SCL高电平和低电平持续时间最小 200ns */ for(i = 0; i < 8; i++) { if (_data & 0x80) { DIN_1(); } else { DIN_0(); } SCK_1(); ADS1256_DelaySCLK(); _data <<= 1; SCK_0(); /* <---- ADS1256 是在SCK下降沿采样DIN数据, 数据必须维持 50nS */ ADS1256_DelaySCLK(); } } /* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: ADS1256_Recive8Bit * 功能说明: 从SPI总线接收8个bit数据。 不带CS控制。 * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ static uint8_t ADS1256_Recive8Bit(void) { uint8_t i; uint8_t read = 0; ADS1256_DelaySCLK(); /* ADS1256 要求 SCL高电平和低电平持续时间最小 200ns */ for (i = 0; i < 8; i++) { SCK_1(); ADS1256_DelaySCLK(); read = read<<1; SCK_0(); if (DOUT_IS_HIGH()) { read++; } ADS1256_DelaySCLK(); } return read; }
读写的实现完全按照下面的时序实现：
这里主要注意时间实现：
t1：SPI时钟周期：
外部晶振频率 = 7.68MHz,
时钟频率 tCLK = 1/7.68M = 0.13uS
输出数据周期 tDATA = 1 / 30K = 0.033mS (按30Ksps计算)
对SPI的时钟速度要求:
最快 4个tCLK = 0.52uS
最慢 10个tDATA = 0.3mS (按 30Ksps 计算)
t2H，t2L ：脉冲高低电平：
SCL高电平和低电平持续时间最小 200ns。
93.5.3 第3步，ADS1256的24bit ADC数据读取
实现代码如下：
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: ADS1256_ReadData * 功能说明: 读ADC数据 * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ static int32_t ADS1256_ReadData(void) { uint32_t read = 0; CS_0(); /* SPI片选 = 0 */ ADS1256_Send8Bit(CMD_RDATA); /* 读数据的命令 */ ADS1256_DelayDATA(); /* 必须延迟才能读取芯片返回数据 */ /* 读采样结果，3个字节，高字节在前 */ read = ADS1256_Recive8Bit() << 16; read += ADS1256_Recive8Bit() << 8; read += ADS1256_Recive8Bit() << 0; CS_1(); /* SPI片选 = 1 */ /* 负数进行扩展。24位有符号数扩展为32位有符号数 */ if (read & 0x800000) { read += 0xFF000000; } return (int32_t)read; }
这段代码里面关键是24bit数据的补码处理。对负数进行扩展，24位有符号数扩展为32位有符号数。
93.5.4 第3步，ADS1256增益和采样率配置
代码如下：
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: ADS1256_CfgADC * 功能说明: 配置ADC参数，增益和数据输出速率 * 形 参: _gain : 支持增益参数。 * ADS1256_GAIN_1 * ADS1256_GAIN_2 * ADS1256_GAIN_4 * ADS1256_GAIN_8 * ADS1256_GAIN_16 * ADS1256_GAIN_32 * ADS1256_GAIN_64 * * _drate : 数据输出速率，不推荐超过1000SPS * ADS1256_30000SPS * ADS1256_15000SPS * ADS1256_7500SPS * ADS1256_3750SPS * ADS1256_2000SPS * ADS1256_1000SPS * ADS1256_500SPS * ADS1256_100SPS * ADS1256_60SPS * ADS1256_50SPS * ADS1256_30SPS * ADS1256_25SPS * ADS1256_15SPS * ADS1256_10SPS * ADS1256_5SPS * ADS1256_2d5SPS * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ void ADS1256_CfgADC(ADS1256_GAIN_E _gain, ADS1256_DRATE_E _drate) { g_tADS1256.Gain = _gain; g_tADS1256.DataRate = _drate; ADS1256_StopScan(); /* 暂停CPU中断 */ ADS1256_ResetHard(); /* 硬件复位 */ ADS1256_WaitDRDY(); { uint8_t buf[4]; /* 暂存ADS1256 寄存器配置参数，之后连续写4个寄存器 */ buf[0] = (0 << 3) | (1 << 2) | (1 << 1); buf[1] = 0x08; /* 高四位0表示AINP接 AIN0, 低四位8表示 AINN 固定接 AINCOM */ buf[2] = (0 << 5) | (0 << 2) | (_gain << 1); /* 因为切换通道和读数据耗时 123uS, 因此扫描中断模式工作时，最大速率 = DRATE_1000SPS */ buf[3] = s_tabDataRate[_drate]; // DRATE_10SPS; /* 选择数据输出速率 */ CS_0(); /* SPI片选 = 0 */ ADS1256_Send8Bit(CMD_WREG | 0); /* 写寄存器的命令, 并发送寄存器地址 */ ADS1256_Send8Bit(0x03); /* 寄存器个数 - 1, 此处3表示写4个寄存器 */ ADS1256_Send8Bit(buf[0]); /* 设置状态寄存器 */ ADS1256_Send8Bit(buf[1]); /* 设置输入通道参数 */ ADS1256_Send8Bit(buf[2]); /* 设置ADCON控制寄存器，增益 */ ADS1256_Send8Bit(buf[3]); /* 设置输出数据速率 */ CS_1(); /* SPI片选 = 1 */ } bsp_DelayUS(50); }
这个函数主要配置了4个ADS1256寄存器。
- 设置状态寄存器：
程序中的配置为：buf[0] = (0 << 3) | (1 << 2) | (1 << 1) ，意思是LSB传输，自动校准，使能模拟输入缓冲。
- 设置输入通道参数
程序中的配置为：buf[1] = 0x08， 高四位0表示AINp接通的 AIN0, 低四位8表示 AINn接通的 AINCOM。AINp和AINn表示当前的多路选择器选通的AIN0:
- 设置ADCON控制寄存器，主要用于增益设置
程序中的配置为：buf[2] = (0 << 5) | (0 << 2) | (_gain << 1)， 意思是关闭CLKOUT引脚输出，关闭传感器检测，设置增益为形参_gain。
- 设置ADC采样率
程序中的配置为：buf[3] = s_tabDataRate[_drate]，用于设置波特率：
static const uint8_t s_tabDataRate[ADS1256_DRATE_MAX] = { 0xF0, /* 复位时缺省值 */ 0xE0, 0xD0, 0xC0, 0xB0, 0xA1, 0x92, 0x82, 0x72, 0x63, 0x53, 0x43, 0x33, 0x20, 0x13, 0x03 }; typedef enum { ADS1256_30000SPS = 0, ADS1256_15000SPS, ADS1256_7500SPS, ADS1256_3750SPS, ADS1256_2000SPS, ADS1256_1000SPS, ADS1256_500SPS, ADS1256_100SPS, ADS1256_60SPS, ADS1256_50SPS, ADS1256_30SPS, ADS1256_25SPS, ADS1256_15SPS, ADS1256_10SPS, ADS1256_5SPS, ADS1256_2d5SPS, ADS1256_DRATE_MAX }ADS1256_DRATE_E;
93.5.5 第4步，ADS1256启动采样
代码实现如下
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: ADS1256_StartScan * 功能说明: 将 DRDY引脚 （PC6 ）配置成外部中断触发方式， 中断服务程序中扫描8个通道的数据。 * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ void ADS1256_StartScan(void) { /* PC6 外部中断，BUSY 配置 BUSY 作为中断输入口，下降沿触发 */ { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; DRDY_CLK_ENABLE(); /* 打开GPIO时钟 */ GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_IT_FALLING; GPIO_InitStructure.Pull = GPIO_NOPULL; GPIO_InitStructure.Pin = DRDY_PIN; HAL_GPIO_Init(DRDY_GPIO, &GPIO_InitStructure); HAL_NVIC_SetPriority(DRDY_IRQn, 2, 0); HAL_NVIC_EnableIRQ(DRDY_IRQn); } /* 开始扫描前, 清零结果缓冲区 */ { uint8_t i; g_tADS1256.Channel = 0; for (i = 0; i < 8; i++) { g_tADS1256.AdcNow[i] = 0; } } }
代码比较简单，主要是配置PC6的EXTI外部中断，并初始化变量。
93.5.6 第5步，ADS1256的中断处理（8通道数据读取）
代码如下：
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: EXTI9_5_IRQHandler * 功能说明: 外部中断服务程序. 此程序执行时间约 123uS * 形 参：无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ #ifdef EXTI9_5_ISR_MOVE_OUT /* bsp.h 中定义此行，表示本函数移到 stam32f4xx_it.c。 避免重复定义 */ void EXTI9_5_IRQHandler(void) { HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_6); } /* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: EXTI9_5_IRQHandler * 功能说明: 外部中断服务程序入口。PI6 / AD7606_BUSY 下降沿中断触发 * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin) { if (GPIO_Pin == GPIO_PIN_6) { ADS1256_ISR(); } } #endif /* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: ADS1256_ISR * 功能说明: 定时采集中断服务程序 * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ void ADS1256_ISR(void) { /* 读取采集结构，保存在全局变量 */ ADS1256_SetChannal(g_tADS1256.Channel); /* 切换模拟通道 */ bsp_DelayUS(5); ADS1256_WriteCmd(CMD_SYNC); bsp_DelayUS(5); ADS1256_WriteCmd(CMD_WAKEUP); bsp_DelayUS(25); if (g_tADS1256.Channel == 0) { g_tADS1256.AdcNow[7] = ADS1256_ReadData(); /* 注意保存的是上一个通道的数据 */ } else { g_tADS1256.AdcNow[g_tADS1256.Channel-1] = ADS1256_ReadData(); /* 注意保存的是上一个通道的数据 */ } if (++g_tADS1256.Channel >= 8) { g_tADS1256.Channel = 0; } }
中断服务程序的代码完全是按照下面的时序时序：
- 第1步：ADS1256_SetChannal(g_tADS1256.Channel)切换模拟通道。
- 第2步：发送SYNC同步命令。
- 第3步：唤醒。
- 第4步：读取数据。
这个过程中特别注意读取的是上次转换的数据。
93.6 ADS1256板级支持包（bsp_spi_ads1256.c）
ADS1256驱动文件bsp_spi_ads1256.c主要实现了如下几个API供用户调用：
- bsp_InitADS1256
- ADS1256_CfgADC
- ADS1256_StartScan
- ADS1256_SetChannal
- ADS1256_SetDiffChannal
93.6.1 函数bsp_InitADS1256
函数原型：
void bsp_InitADS1256(void)
函数描述：
主要用于ADS1256的初始化。
93.6.2 函数ADS1256_CfgADC
函数原型：
void ADS1256_CfgADC(ADS1256_GAIN_E _gain, ADS1256_DRATE_E _drate)
函数描述：
用于配置ADS1256的增益和采样率。
函数参数：
- 第1个参数用于设置增益，支持的参数如下：
ADS1256_GAIN_1
ADS1256_GAIN_2
ADS1256_GAIN_4
ADS1256_GAIN_8
ADS1256_GAIN_16
ADS1256_GAIN_32
ADS1256_GAIN_64
- 第2个参数用于设置采样率，支持的参数如下：
ADS1256_30000SPS
ADS1256_15000SPS
ADS1256_7500SPS
ADS1256_3750SPS
ADS1256_2000SPS
ADS1256_1000SPS
ADS1256_500SPS
ADS1256_100SPS
ADS1256_60SPS
ADS1256_50SPS
ADS1256_30SPS
ADS1256_25SPS
ADS1256_15SPS
ADS1256_10SPS
ADS1256_5SPS
ADS1256_2d5SPS
93.6.3 函数ADS1256_StartScan
函数原型：
void ADS1256_StartScan(void)
函数描述：
此函数用于启动扫描，采样的中断方式。
93.6.4 函数ADS1256_SetChannal
函数原型：
static void ADS1256_SetChannal(uint8_t _ch)
函数描述：
此函数用于设置单端采样的通道。
函数参数：
- 第1个参数支持0到7，0表示采样的通道0, 1表示采样的通道1，依次类推，范围0-7，共8个通道。
93.7 ADS1256实际测量效果（10uV抖动）
测试LM285-2.5V稳压效果，抖动40uV：
测试干电池效果，抖动10uV左右，注意，这个级别的抖动容易受环境温度的影响，特别是开关空调，最明显。
93.8 ADS1256驱动移植和使用
移植步骤如下：
- 第1步：复制bsp_spi_ads1256.c和bsp_spi_ads1256.h到自己的工程目录，并添加到工程里面。
- 第2步：根据使用的SPI引脚，DRDY就绪引脚，RST复位引脚，修改bsp_spi_ads1256.c开头的宏定义。
/* 定义GPIO端口 */ #define SCK_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE() #define SCK_GPIO GPIOA #define SCK_PIN GPIO_PIN_4 #define SCK_1() SCK_GPIO->BSRR = SCK_PIN #define SCK_0() SCK_GPIO->BSRR = ((uint32_t)SCK_PIN << 16U) #define DIN_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_GPIOG_CLK_ENABLE() #define DIN_GPIO GPIOG #define DIN_PIN GPIO_PIN_10 #define DIN_1() DIN_GPIO->BSRR = DIN_PIN #define DIN_0() DIN_GPIO->BSRR = ((uint32_t)DIN_PIN << 16U) #define CS_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE() #define CS_GPIO GPIOC #define CS_PIN GPIO_PIN_7 #define CS_1() CS_GPIO->BSRR = CS_PIN #define CS_0() CS_GPIO->BSRR = ((uint32_t)CS_PIN << 16U) #define DOUT_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE() #define DOUT_GPIO GPIOA #define DOUT_PIN GPIO_PIN_5 #define DOUT_IS_HIGH() ((DOUT_GPIO->IDR & DOUT_PIN) != 0) #define DRDY_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE() #define DRDY_GPIO GPIOC #define DRDY_PIN GPIO_PIN_6 #define DRDY_IS_LOW() ((DRDY_GPIO->IDR & DRDY_PIN) == 0) #define DRDY_IRQn EXTI9_5_IRQn #define DRDY_IRQHandler EXTI9_5_IRQHandler /* PDWN <------ PB7 掉电控制 */ #define PWDN_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE() #define PWDN_GPIO GPIOB #define PWDN_PIN GPIO_PIN_7 #define PWDN_1() PWDN_GPIO->BSRR = PWDN_PIN #define PWDN_0() PWDN_GPIO->BSRR = ((uint32_t)PWDN_PIN << 16U) /* RST <------ PC3 复位信号 */ #define RST_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE() #define RST_GPIO GPIOC #define RST_PIN GPIO_PIN_3 #define RST_1() RST_GPIO->BSRR = RST_PIN #define RST_0() RST_GPIO->BSRR = ((uint32_t)RST_PIN << 16U)
- 第3步：特别注意中断服务程序的入口要根据使用的DRDY引脚修改。
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: EXTI9_5_IRQHandler * 功能说明: 外部中断服务程序. 此程序执行时间约 123uS * 形 参：无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ #ifdef EXTI9_5_ISR_MOVE_OUT /* bsp.h 中定义此行，表示本函数移到 stam32f4xx_it.c。 避免重复定义 */ void EXTI9_5_IRQHandler(void) { HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_6); } /* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: EXTI9_5_IRQHandler * 功能说明: 外部中断服务程序入口。PI6 / AD7606_BUSY 下降沿中断触发 * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin) { if (GPIO_Pin == GPIO_PIN_6) { ADS1256_ISR(); } } #endif
- 第4步：应用方法看本章节配套例子即可。
93.9 实验例程设计框架
通过程序设计框架，让大家先对配套例程有一个全面的认识，然后再理解细节，本次实验例程的设计框架如下：
第1阶段，上电启动 以上是关于STM32H7教程第93章 STM32H7的SPI总线应用之驱动ADS1256（8通道24bit ADC, 增益可编程）的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章 STM32H7教程第14章 STM32H7的电源，复位和时钟系统 STM32H7教程第39章 STM32H7的DMAMUX基础知识（重要） STM32H7教程第49章 STM32H7的FMC总线应用之SDRAM STM32H7的DSP教程第33章 STM32H7不限制点数FFT实现