张高兴的 Windows 10 IoT 开发笔记：使用 ADS1115 读取模拟信号

Posted 2020-10-06

原文:张高兴的 Windows 10 IoT 开发笔记：使用 ADS1115 读取模拟信号

　　考虑到 Raspberry Pi 读取模拟信号是很烦人的事情，更何况是在没人玩的 Windows 10 IoT 下，所以准备正儿八经的写点东西。

 

　　需求：使用 Raspberry Pi 读取输出模拟信号的 MQ 系列气体传感器。（GitHub：https://github.com/ZhangGaoxing/windows-iot-demo/tree/master/ADS1115）　

　　由于 Raspberry Pi 3B 内部并没有集成 ADC，因此需要外接 ADC 来进行模数转换。外接 ADC 选用的是 ADS1115，淘宝到处都是，而且还不贵， I2C 的通讯方式实现起来相对容易些。

 

　　1. 过程分析

　　在 ADS1115 的数据手册（GitHub项目中附带了PDF）的第11页中，官方给出了一个简单的快速开始

（1）设置配置寄存器

（2）定位到转换寄存器

（3）读取转换寄存器

 

　　2. 寄存器配置分析　　

　　了解了大概过程后接下来就是查寄存器的格式及配置方法了。

　　ADS1115 的 ADDR 接口的接法决定了地址。

　　地址确定后，下面来看看寄存器的地址指针。由于我们只是简单的读取，只需要用到最上面的两个指针。配置寄存器为 0x01，转换寄存器为 0x00。

　　按照第一点的过程分析，第一步我们要设置配置寄存器。配置寄存器分高八位和低八位，指针定位到配置寄存器后，需要分别写入两个 byte 的配置数据。详细的比特位的功能可以查下数据手册。在这里只介绍用的到的。

　　在14-12位，是 MUX 配置。简单的说，这决定了 ADS1115 的 A0-A3 接口的测量方式。比如说，当设置为 0x04 时测量的为 A0-GND 的电压，当设置为 0x00 时测量的为 A0-A1 间的电压。

　　在11-9位，是 PGA 配置。这决定了 ADS1115 的量程。

　　在第8位，是 ADS1115 的状态配置。0x00 为测量模式，0x01 为休眠。

　　在第7-5位，是每秒采样次数的配置。

　　以上是我们需要的配置位，其他的按照数据手册上的默认即可。即高八位 0 100 001 0（0x42），低八位 100 0 0 0 11（0x83）。需要其他的功能，按照数据手册上的更改即可。

　　配置完成后，读取数据是非常简单的，直接读取即可。

 

　　3. 连线

VDD - 5V

GND - GND

SCL - SCL

SDA - SDA

ADDR - GND

A0 - MQ 传感器的 A0

　　

　　4. 部分代码

　　详细的代码已经放在 GitHub 上了，这里只给出 ADS1115.cs 的简单介绍。

/// <summary>
/// Constructor
/// </summary>
/// <param name="addr">ADS1115 Address</param>
/// <param name="mux">Input Multiplexer</param>
/// <param name="pga">Programmable Gain Amplifier</param>
/// <param name="rate">Data Rate </param>
public ADS1115(AddressSetting addr = AddressSetting.GND, InputMultiplexeConfig mux = InputMultiplexeConfig.AIN0, PgaConfig pga = PgaConfig.FS4096, DataRate rate = DataRate.SPS128);

/// <summary>
/// Initialize ADS1115
/// </summary>
/// <returns></returns>
public async Task InitializeAsync();

/// <summary>
/// Read Raw Data
/// </summary>
/// <returns>Raw Value</returns>
public short ReadRaw();

/// <summary>
/// Convert Raw Data to Voltage
/// </summary>
/// <param name="val">Raw Data</param>
/// <returns>Voltage</returns>
public double RawToVoltage(short val);

/// <summary>
/// Cleanup
/// </summary>
public void Dispose();

 

　　5. 如何使用

　　第一步，需要实例化 ADS1115，并调用 InitializeAsync()。

ADS1115 adc = new ADS1115(AddressSetting.GND, InputMultiplexeConfig.AIN0, PgaConfig.FS4096, DataRate.SPS860);
await adc.InitializeAsync();

　　第二步，读取数据。

short raw = adc.ReadRaw();
double vol = adc.RawToVoltage(raw);

　　如果需要释放，调用 adc.Dispose();

 

　　6. 运行图